KR101328192B1 - 자석과 함께 고정자 및 회전자를 구비한 브러시리스 직류 모터(bldc) 내의 부하율을 보상하기 위한 장치 - Google Patents

자석과 함께 고정자 및 회전자를 구비한 브러시리스 직류 모터(bldc) 내의 부하율을 보상하기 위한 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101328192B1
KR101328192B1 KR1020127001367A KR20127001367A KR101328192B1 KR 101328192 B1 KR101328192 B1 KR 101328192B1 KR 1020127001367 A KR1020127001367 A KR 1020127001367A KR 20127001367 A KR20127001367 A KR 20127001367A KR 101328192 B1 KR101328192 B1 KR 101328192B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
motor
inductance
current
delete delete
correction
Prior art date
Application number
KR1020127001367A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120031297A (ko
Inventor
알렉산더 샤이트
호르스트-군터 시링
Original Assignee
가트너-일렉트로닉-디자인 게엠베하
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 가트너-일렉트로닉-디자인 게엠베하 filed Critical 가트너-일렉트로닉-디자인 게엠베하
Publication of KR20120031297A publication Critical patent/KR20120031297A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101328192B1 publication Critical patent/KR101328192B1/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
    • 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
    • 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
    • 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
    • H02P2203/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the means for detecting the position of the rotor
    • H02P2203/01—Motor rotor position determination based on the detected or calculated phase inductance, e.g. for a Switched Reluctance Motor

Abstract

본 발명은 영구 여기된 모터들 내의 부하율들을 보상하기 위한 방법들 및 장치들에 관련된 것이며, 회전자 위치는 위상들의 인덕턴스들로부터 결정된다. 본 방법들 및 장치들은 부하율들에 대하여 영구 여기된 모터들 내의 회전자의 위치의 결정을 위해 인덕턴스 기반 신호들을 안정화하는 데에 특징이 있다. 이를 위해, 장점적으로, 모터 동작 동안 결정되는 각도 값들의 전류 의존 결함들(faults)이 정정된다. 이러한 목적을 위해, 회전자 위치의 인덕턴스 기반 결정을 정정하기 위해, 측정 장치 내에서, 위상 전류들이 측정되거나, 중간 회로 전류가 획득된다. 또한, 적어도 하나의 모터 특정(motor-specific)의 특성 값(characteristic value)을 포함하여, 이러한 특성 값으로부터 결정되는 적어도 하나의 전류 의존 정정 값(current-dependent corrective value)이, 정정 장치 내에서, 인덕턴스들을 결정하기 위한 장치의 인덕턴스 기반 신호들(이러한 신호들은 회전자의 위치의 인덕턴스 기반 결정으로부터 비롯됨)에 대해 적용되며, 이에 따라 제어 장치에 의해, 정정 값과 함께 로드(load)되며 그에 따라 정정되는 스위치 상태들이 모터를 작동시키기 위해 변환기(converter)에 제시된다.

Description

자석과 함께 고정자 및 회전자를 구비한 브러시리스 직류 모터(BLDC) 내의 부하율을 보상하기 위한 장치{DEVICE FOR COMPENSATION OF LOAD FACTORS IN BRUSHLESS DIRECT CURRENT MOTORS (BLDC) WITH A STATOR AND A ROTOR WITH MAGNETS}
본 발명은 자석(magnets)과 함께 고정자(stator) 및 회전자(rotor)를 구비한 브러시리스 직류 모터(Brushless Direct Current Motors, BLDC) 내의 부하율(load factors)을 보상하기 위한 장치에 관한 것으로, 여기서 고정자의 개별적인 위상(phases)은 성형 결선(star connection) 또는 델타 결선(delta connection)으로 연결되며, 회전자 위치는 위상의 인덕턴스(inductances)에 근거하여 결정된다.
영구 여기된 동기 머신들(permanently excited sychronous machines, PMSM) 및 브러시리스 직류 모터(brushless direct current motors, BLDC)는 자석들과 함께 고정자(stator) 및 회전자로 이루어진다. 고정자의 개별적인 위상들(phases)은 성형 결선(star connection) 또는 델타 결선(delta connection)으로 연결된다. 모터는 변환기(converter)와 함께 동작한다. 모터들은, 회전자 위치를 결정하고 개별적인 위상들에 전류를 공급하기 위한 제어 전자장치(control electronics)를 필요로 한다.
회전자 위치는 센서들에 의해 검출될 수 있다. 특히, 홀 센서들(Hall sensors)이 이용될 수 있다. 센서들은 공간을 늘릴 것을 요구하며, 더 높은 시스템 비용을 야기한다.
이러한 단점들을 피하기 위해, 센서들이 없는 제어 방법들이 이용된다. 이들은 개략적으로 2 그룹으로 분류될 수 있다.
하나의 그룹은 위상 내에서의 이동(movement)에 의해 유도되는 전압을 이용한다. 시스템에 의해 야기되는 단점들은 정지 상태(standstill)에서 위치 정보(position information)가 없다는 것이다.
두 번째 그룹은 고정자 인덕턴스의 변화에 기초한다. 고정자 인덕턴스의 포화(saturation)는 영구 자석들의 회전자 장(rotor field) 및 전류에 의해 야기되는(current-caused) 고정자 장(stator field)에 의해 영향을 받는다.
무전류 상태(currentless state)에서의 코일의 인덕턴스는 비투자율(relative permeability)에 비례한다. 코어 내에서 포화가 일어나게 되면, 장(field)의 세기의 증가와 더불어, 비투자율이 떨어지거나, 또는 달리 말하면, 자기 저항이 증가한다. 이 점에 있어서, 방향이 아닌 절대 값이 결정적(decisive)이다. 따라서, BLDC 모터에 대한 인덕턴스의 회전자 위치 의존 함수(rotor position-dependent function)가 야기된다. 모터가 3개의 위상을 가질 때, 함수들은 60도의 전기적 각도(electrical degree) 만큼 서로에 대해 변위(displace)된다. 무전류 상태에서, 회전자 자석들의 N극 및 S극은 동일한 효과를 갖는다. 따라서, 이러한 인덕턴스 함수들은 전기 주기에 비해 2배의 주기성(periodity)을 갖는다. 완전한 위치 정보를 위해서는 이러한 애매성(ambiguity)이 해결되어야 한다. 전류 여기 장(current-excited field)은 고정자 장 위에 겹쳐진다(superimpose). 이러한 방식으로, 모터 내에서의 포화가 커지거나 감소되며, 이에 따라 그에 대응하여 인덕턴스가 감소되거나 커지게 된다. 이러한 효과는 또한 모터의 유용한 전류 피드(current feed)의 경우 각도 결정에 영향을 미치며, 회전자 위치를 잘못 결정하게 한다.
본 발명의 목적은, 부하율(load factors)에 대하여 영구 여기된 모터들 내의 회전자의 위치 결정을 위한 인덕턴스 기반 신호(inductance-based signals)를 안정화하는 것이다.
이러한 목적은 본원의 청구항에 개시된 특징들에 의해 달성된다.
자석과 함께 고정자 및 회전자를 구비한 브러시리스 직류 모터(BLDC) 내의 부하율을 보상하기 위한 장치가 제공되며, 여기서 고정자의 개별적인 위상은 성형 결선 또는 델타 결선으로 연결되고, 회전자 위치는 위상의 인덕턴스에 근거하여 결정되고, 부하율들에 대해 브러시리스 직류 모터(BLDC) 내의 회전자의 위치 결정을 위한 인덕턴스 기반 신호를 안정화하는 데에 특징이 있다. 이 점에 있어서, 장점으로서, 모터 동작 동안 결정되는 각도값의 전류 의존 에러(current-dependent errors)가 정정(correct)된다.
본원의 독립청구항 제17항에 따르면, 자석(magnet)과 함께 고정자(stator) 및 회전자(rotor)를 구비한 브러시리스 직류 모터(Brushless Direct Current Motors, BLDC)(3) 내의 부하율(load factors)을 보상하기 위한 장치는(여기서, 상기 고정자의 개별적인 위상(phases)은 성형 결선(star connection) 또는 델타 결선(delta connection)으로 연결되며, 상기 회전자의 위치는 상기 위상의 인덕턴스(inductances)에 근거하여 결정됨),
(a) 상기 직류 모터(3)의 소정의 동작에 대해 필요한 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM) 패턴을 위한 제어 유닛(control unit)(1)과;
(b) 상기 직류 모터(3)를 위한 변환기(converter)(2)와, 상기 변환기(2)는 상기 제어 유닛(1)에 연결되며;
(c) 상기 직류 모터(3)와 연결된 상기 회전자의 잘못된 위치(faulty position)를 나타내는 인덕턴스를 결정하기 위한 디바이스(4)와, 상기 인덕턴스를 결정하기 위한 디바이스(4)에서는 인덕턴스에 근거하는 인덕턴스 기반 신호(inductance-based signals)(LU, LV 및 LW)가 발생되며;
(d) 위상 전류(phase currents) 혹은 중간 회로 전류(intermediate circuit current)를 위한 측정 장치(measuring device)(5)와; 그리고
(e) 정정 장치(correction device)(6)를 포함하여 구성되고,
상기 정정 장치는 모터에 특정된 특성값(characteristic value)을 고려하여 상기 특성값에 근거하는 전류 의존 정정값(current-dependent corrective values)(KU, KV 및 KW)을 결정하고, 상기 전류 의존 정정값(KU, KV 및 KW)을 인덕턴스에 근거하는 위치 결정으로부터 획득된 상기 인덕턴스 기반 신호(LU, LV 및 LW)와 연결(link)시키고,
상기 직류 모터(3)의 인덕턴스의 영향으로 인한 상기 모터에 특정된 특성값은, 상기 정정 장치(6)에 대한 상기 위상 전류 혹은 상기 중간 회로 전류와 각도값(angle value) 간의 상관관계에 따라,
- 상기 직류 모터(3)의 구성에 관한 지식(knowledge) 없이 실험적으로; 또는
- 상기 직류 모터(3)의 구성을 분석함으로써 분석적으로(analytically)/시뮬레이션적으로(simulatively); 또는
- 상기 직류 모터(3)의 시동(starting)시 자동으로,
모터에 특정적으로 결정되며,
상기 인덕턴스 기반 신호의 정정된 형태인 정정된 인덕턴스 기반 신호(LU corr, LV corr 및 LW corr)는,
LU corr = LU - FU, 여기서 FU = IZK * KU;
LV corr = LV - FV, 여기서 FV = IZK * KV; 그리고
LW corr = LW - FW, 여기서 FW = IZK * KW로 결정되며,
상기 직류 모터(3)의 전기적인 주기(electrical period)는 여섯 개의 세그먼트(segments)로 나누어져 KU, KV 및 KW에 대해 서로 다른 값이 할당되고 상기 서로 다른 값은 테이블(table)에 저장(save)되어,
정정된 회전자 위치(Φcorr)가 상기 직류 모터(3)의 상기 회전자의 잘못된 위치를 나타내는 인덕턴스를 사용하여 결정되게 되고, 정정된 스위치 상태(corrected switch states)가 상기 직류 모터(3)를 위한 상기 변환기(2)에 공급되게 된다.
삭제
삭제
본 발명은 영구 여기된 모터들 내의 부하율을 보상하기 위한 장치에 관한 것이며, 회전자 위치는 위상의 인덕턴스에 근거하여 결정된다.
인덕턴스는, 종래에 알려져 있는 바와 같이,
- 위상 전류들 또는 중간 회로 전류의 직접 측정을 위해 전류 변경률(current change rate)(dl/dt)을 측정하고, BEMF(Back ElectroMotive Force- back EMF, 즉 백 유도 전압) 및 모터 전압을 고려하고;
- 성형 결선된 모터들의 성형 포인트 전위(star point potential)를 측정하고, 그에 따라 결과적으로 모터의 비율계량 유도성 비율들(ratiometric inductive ratios)을 계산하거나; 또는
- 고주파수 전압들을 공급하고, 자기 저항들을 직접 측정함으로써 결정된다.
이러한 환경에서, 본 방법 및 장치에 의하면, 장점적으로, 모터 동작 동안 결정되는 각도 값들의 전류 의존 에러들이 정정된다.
설명되는 방법 및 장치는 영구 여기된 모터들 내의 부하율들을 보상한다. 이는 이용되는 인덕턴스 기반 신호들의 안정화를 이끈다. 이에 따라, 시스템은 부하율들에 대하여 더 강건(robust)해지게 된다.
신호 세기가 감소되는 영향이 본 방법에 의해 감소될 수 있다. 180도의 전기적 각도에 의한 발생가능한 회전자 위치 검출의 잘못된 점프(faulty jump)가 안전하게 방지된다.
장점으로서, 실험적인 결정은 여러 번의 측정들을 갖는 테스트 기반으로 실현된다.
유한 요소법(finite element method, FEM)에 기초하는 모터 구성의 분석이 또한 정정 파라미터들의 결정을 가능하게 한다. 이로부터 유도되는 프로세스 모델들(process models)은 더 고차수의 복소 함수들(complex functions)로 구성된다. 더 큰 수학적인 자유도의 결과로서, 정정 함수들은 목표 모터에 더 효율적으로 정합(match)될 수 있다.
자동 결정은, 동작 동안 수행되어 표본 기반 차이(exemplar-based differences)가 고려될 수 있다는 장점을 갖는다. 또한, 이것은 자기 보상적(self-compensating)이며, 이러한 방식으로 모터에 독립적으로 생성될 수 있는 기술적인 해법을 가능하게 한다. 따라서, 이러한 제품은 다양한 응용에서 이용될 수 있다. 이는 시스템 비용을 감소시킨다.
잘못된 인덕턴스 기반 신호들의 정정은 더 정확한 회전자 위치 검출을 가능하게 한다. 모터는 보다 효율적으로 제어된다.
본 발명의 유익한 실시예가 본원의 청구항에서 개시된다.
앞서의 청구항 제17항을 인용하는 본원의 청구항 제18항에 따르면, 상기 정정 장치(6)는 또한, 정정 함수(corrective function)를 결정하기 위한 장치(7)와 연결되며, 상기 정정 함수를 결정하기 위한 장치(7)는 모터 전압 및 상기 모터 전압에 따른 모터 전류를 자동으로 변경시키며, 상기 정정 함수를 결정하기 위한 장치(7)는 상기 정정 장치(6)에 연결되어, 인덕턴스에 근거하는 위치 신호 및 상기 모터 전류에 근거하여 상기 정정 함수가 결정될 수 있게 된다.
앞서의 청구항 제18항을 인용하는 본원의 청구항 제19항에 따르면, 상기 직류 모터(3)의 시동시 상기 모터에 특정된 특성값을 자동으로 결정하는 제어 유닛(1)이 상기 측정 장치(5) 및 상기 정정 장치(6)에 대한 상기 정정 함수를 결정하기 위한 장치(7)와 연결되고,
- 상기 직류 모터(3)에는 전류가 공급되고;
- 상기 인덕턴스 기반 신호(LU, LV 및 LW)는 적어도 두 개의 서로 다른 모터 전류에 대해 측정되고;
- 인덕턴스에 근거하여 결과적인 각도값이 결정되고; 그리고
- 전류에 의존하는 전류 의존 정정 함수(current-dependent corrective function)가 상기 정정 함수를 결정하기 위한 장치(7)에서 결정되어,
적어도 선형의 정정값(corrective value)이 존재하게 된다.
앞서의 청구항 제18항을 인용하는 본원의 청구항 제20항에 따르면, 상기 직류 모터(3)의 시동시 상기 모터에 특정된 특성값을 자동으로 결정하는 제어 유닛(1)이 상기 측정 장치(5) 및 상기 정정 장치(6)에 대한 상기 정정 함수를 결정하기 위한 장치(7)와 연결되고,
상기 직류 모터(3)의 서로 다른 전류 및 무시가능한 움직임(negligible movement)에서 인덕턴스가 측정되며, 계산된 각도값과 전류 간의 상관관계가 계산되고, 가장 단순한 경우에 있어서 정정값은 상수(constant)이다.
앞서의 청구항 제17항을 인용하는 본원의 청구항 제21항에 따르면, 적어도 하나의 상기 모터에 특정된 특성값에 근거하는 상기 전류 의존 정정값(KU, KV 및 KW) 및 상기 회전자의 위치에 의존하는 회전자 위치 의존 정정값(rotor position-dependent corrective values)에 대해 상기 정정 장치(6)는 결정 장치(8)와 제어 루프(control loop)로 연결되어, 상기 부하율에 의해 정정되는 상기 정정된 회전자 위치(Φcorr)가 상기 정정된 인덕턴스 기반 신호(LU corr, LV corr 및 LW corr)에 근거하여 결정된다.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
이는 각도 값들의 보다 정확한 정정을 가능하게 하는데, 왜냐하면 각도 함수들(이에 기초하여 인덕턴스가 반응을 나타냄)의 특별한 특징들이 이러한 배열을 이용하여 검출될 수 있기 때문이다.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
앞서의 청구항 제21항을 인용하는 본원의 청구항 제22항에 따르면, 상기 정정 장치(6)는 또한, 정정 함수를 결정하기 위한 장치(9)와 연결되고, 여기서 모터 전압 및 상기 모터 전압에 따른 모터 전류가 변경되며, 상기 정정 함수를 결정하기 위한 장치(9)는 상기 정정 장치(6)와 연결되어, 인덕턴스에 근거하는 위치 신호 및 상기 모터 전류에 근거하여 상기 정정 함수가 결정될 수 있게 된다.
본 발명의 실시예들은 각각 도면들에 원론적으로 도시되어 있으며, 하기에서 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 영구 여기된 모터들에서의 회전자 위치 검출에 대해 부하율들을 보상하기 위한 장치를 도시한다.
도 2는 영구 여기된 모터들에서의 회전자 위치 결정의 인덕턴스 기반 신호들에 대해 부하율을 보상하기 위한 장치를 도시한다.
실시예들에서, 방법 및 장치는 각각 공동으로 보다 상세히 설명된다.
먼저, BLDC 모터의 무전류 상태를 고려한다. 코일의 인덕턴스는 비투자율에 비례한다. 코일 내에서 포화가 일어나게 되면, 장(field)의 세기의 증가에 따라, 비투자율이 떨어지거나, 또는 달리 말하면, 자기 저항이 증가한다. 이러한 환경에서, 방향이 아닌 절대 값이 결정적이다. BLDC 모터에 대에 이러한 지식을 적용하게 되면, 인덕턴스의 회전자 위치 의존 함수가 야기된다. 모터가 3개의 위상을 가질 때, 함수들은 120도의 전기적 각도 만큼 서로에 대해 변위된다. 이들은 전기 주기에 비해 2배의 주기성을 갖는다. N극 또는 S극이 위상의 자극편(pole shoe)과 반대일 때, 최소가 된다.
제 2 특징적인 위치에서, 위상들(U 및 W)에서의 장(field)의 세기의 절대 값은 같지만, 장들의 방향은 다르다. 무전류 상태에서 인덕턴스는 동일하다. 위상(V)에서의 방사속(radial flux)은 제로이다. 인덕턴스(V)가 가장 크다. 이를 고려하게 되면, 공기 갭의 변화는 무시된다.
모터에 전류가 공급되면, 회전자 장과 고장자 장은 겹치게 된다.
이러한 변경된 인덕턴스에 기초하여 회전자 위치를 결정하는 시스템은 잘못된 정류(commutation)를 발생시킬 것이다. 이러한 에러는 보상되어야 한다. 이러한 각도 에러를 보상하지 않으면, 이러한 영향은 심각한 문제를 가져올 수 있다. 인덕턴스의 변화는 억제될 수 있다. 시스템은 회전자 위치를 더 이상 정확하게 결정할 수 없다. 이는 계속해서 점점 더 드리프트(drift)될 것이다. 고정자 장은 코일 내에서의 총 장(field)을 감소시키고, 더 이상 어떤 변화도 검출되지 않을 때까지 인덕턴스의 변화는 감소될 것이다. 또한, 모터는 최적의 작동점(working point)에서 동작하지 않는다.
제 1 실시예
영구 여기된 모터들(3) 내에서의 부하율들을 보상하기 위한 제 1 방법에서, 회전자 위치는 위상들의 인덕턴스들에 기초하여 결정되며, 부하율들은 제 1 장치에 의해 회전자 위치를 결정함에 있어서 보상된다.
도 1은 영구 여기된 모터들 내에서의 부하율들을 보상하기 위한 장치를 원론적으로 나타낸다.
이 장치는 실질적으로 제어 유닛(1), 영구 여기된 모터(3)를 위한 변환기(2), 인덕턴스를 결정하기 위한 장치(4), 측정 장치(5) 및 정정 장치(6)로 이루어진다.
인덕턴스를 결정하기 위한 장치(4)뿐 아니라 측정 장치(5)는 인덕턴스 기반 위치 결정의 정정 장치(6)에 연결된다.
측정 장치(5)는 중간 회로 전류 또는 위상 전류들을 결정한다. 바람직하게는, 이러한 목적을 위해, 측정 저항기가 이용된다. 이러한 전류들 및 적어도 하나의 모터 특정의 특성 값에 기초하여, 정정 장치(6)는 적어도 하나의 정정 값을 결정하며, 이러한 정정 값은 인덕턴스 기반 위치 결정으로부터 비롯되는 인덕턴스 기반 신호들에 링크된다.
가장 단순한 경우, 전류 IZK는 상수 K와 곱해지며, 검출되는 회전자 위치로부터 빼진다.
Φcorr = Φ - F, 여기서 F = IZK * K 이다.
상수 K는 모터마다 구체적으로 결정가능하다. 실험적으로, 여러 번의 측정들에 의해, 부하율들에 응답하는 인덕턴스들의 반응들이 다른 상태들에서 검사된다. 모터 구성의 분석 또는 시뮬레이션에 의해 추가의 가능성이 제공된다. 더 고차수의 보다 복잡한 정정 함수들을 결정하는 것이 가능하다.
모터 특정의 정정 값은 또한 모터의 시동시 자동으로 결정될 수 있다. 장치(7)는 프로세스를 제어하고, 정정 값을 결정한다. 모터(3)에 전류가 공급되고, 인덕턴스들이 측정되며, 각도가 계산된다. 이러한 배열이 요구되는 값들을 측정하는 시간 간격(time span)은 시스템의 기계적인 시상수 보다 작다. 모터의 다른 가능한 이동은 측정들을 왜곡(falsify)시킬 것이다.
정정 장치(6)는, 적어도 하나의 모터 특정의 특성 값을 고려하여, 그에 기초하여 정정 값을 결정하는 정정 장치(6)이며; 이러한 정정 값은 인덕턴스 기반의 위치 결정으로부터 비롯되는 인덕턴스 기반 신호들과 링크된다. 정정 장치(6)는 또한 제어 유닛(1)에 연결되며, 정정 값들의 영향을 받으며 그에 따라 정정되는 스위치 상태들이 모터(3)에 대한 변환기(2)에 공급된다.
제 2 실시예
영구 여기된 모터들(3) 내에서의 부하율들을 보상하기 위한 제 2 방법에서, 회전자 위치는 위상들의 인덕턴스들에 기초하여 결정되며, 이러한 회전자 위치를 결정함에 있어서의 부하율들은 제 2 장치에 의해 보상된다. 전류 기반의 시스템 에러(systematic error)를 보상하기 위해, 센서프리 방법(sensor-free method)에서의 중재가 요구된다. 인덕턴스 기반 신호들은 정정 값들(LU corr, LV corr, 및 LW corr)의 영향을 받는다. 이렇게 얻어지는 신호들은 이후 센서프리 방법에 넘겨진다.
도 2는 영구 여기된 모터들(3)에서의 회전자 위치 결정의 인덕턴스 기반 신호들에 대한 부하율을 보상하기 위한 장치를 원론적으로 나타낸다.
제어 유닛(1)은 모터 동작을 위한 디폴트(default)를 외부 시스템에 의해 얻는다. 이에 기초하여, 제어 유닛(1)은 변환기(2)에 대해 요구되는 PWM 패턴을 계산한다. 변환기(2)는 모터(3)에 전류를 공급한다. 측정 장치(4)는 에러 비율(error proportion)을 포함하는 인덕턴스 기반 신호들(LU, LV, 및 LW)을 발생시킨다.
전류 의존 및 회전자 위치 의존 정정 값들(KU, KV 및 KW)이 이러한 신호들로부터 빼진다는 점에서, 정정이 구현된다. 이러한 목적을 위해, 모터의 전기적인 주기는 6개의 세그먼트들로 나누어진다. 이러한 세그먼트들은 KU, KV 및 KW에 대해 할당된 다른 값들을 갖는다. 이러한 값들은 테이블 내에 세이브(save)된다.
LU corr = LU - FU, 여기서 FU = IZK * KU
LV corr = LV - FV, 여기서 FV = IZK * KV
LW corr = LW - FW, 여기서 FW = IZK * KW
이후, 이렇게 준비 또는 처리된 신호들(LU corr, LV corr, 및 LW corr)은 모터 위치 검출을 위해 장치(7)에 넘겨진다. 장치(7)에서, 부하율들에 의해 정정되는 회전자 위치가 결정된다. 이러한 정보에 기초하여, 제어 유닛(1)은 그에 따라 강건한 방식으로 모터(3)를 동작시킬 수 있다.
상수들(KU, KV 및 KW)은 모터 마다 특정되며, 결정되어야 한다. 이는 모터 구성의 분석에 의해 또는 측정들에 의해 이루어진다.
이러한 값들은 또한 모터의 시동시에 자동으로 계산될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 모터(3)에는 전류가 공급되고, 다양한 모터 전류들에서의 인덕턴스들의 변경이 측정된다.
이러한 배열이 요구되는 값들을 결정하는 시간 간격은 기계적인 시상수 보다 작으며, 이에 따라 회전자의 가능한 이동을 피하게 된다.
정정을 위한 장치(5)는 신호들이 최소 진폭 아래로 떨어지지 않도록 보증한다. 이러한 목적을 위해, 유용한 전류 피드는 마지막 정류의 방향으로 회전되고, 및/또는 전류가 제한된다.
이러한 목적을 위해, 영구 여기된 모터들(3) 내에서의 부하율들을 보상하기 위한 장치(여기서, 회전 위치는 위상들의 인덕턴스들에 기초하여 결정됨)는, 실질적으로 제어 유닛(1), 모터(3)를 위한 변환기(2), 인덕턴스들을 결정하기 위한 장치(4), 측정 장치(5), 정정 장치(6) 및 모터 위치를 결정하기 위한 장치(8)로 이루어진다.
위상 전류들 또는 중간 회로 전류를 위한 측정 장치(5) 뿐 아니라, 인덕턴스들을 결정하기 위한 장치(4)는 인덕턴스 기반의 위치 결정의 정정 장치(6)에 연결된다.
정정 장치(6)는, 회전자의 위치로부터 발생되는 인덕턴스 기반 신호들(LU, LV 및 LW)로부터 전류 의존 및 모터 위치 의존 정정 값들을 빼는 정정 장치(6)이다. 또한, 정정 장치(6)는 회전자 위치를 결정하기 위한 장치(8)에 의해 제어 유닛(1)에 연결되며, 정정된 신호들(LU corr, LV corr 및 LW corr)에 기초하여, 회전자 위치가 검출되고, 부하율들에 의해 정정되는 회전자 위치(Φcorr)가 결정되며, 변환기(2) 및 그에 따라 모터(3)가 제어된다. 회전자 위치를 결정하기 위한 장치(8)는 또한 정정 장치에 연결되며, 이에 따라 각각의 정정된 회전자 위치(Φcorr)를 고려하여 각각의 정정된 신호들(LU corr, LV corr 및 LW corr)이 결정된다. 이러한 방식으로, 모터(3)의 동작은 각각의 실제 동작 상태에 매치된다. 정정된 신호들은 인덕턴스 기반 신호들(LU, LV 및 LW) 뿐 아니라, 위상 전류들 및 정정된 회전자 위치(Φcorr)의 함수로서의 상수들에 기초하여 결정된다.

Claims (22)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 자석(magnet)과 함께 고정자(stator) 및 회전자(rotor)를 구비한 브러시리스 직류 모터(Brushless Direct Current Motors, BLDC)(3) 내의 부하율(load factors)을 보상하기 위한 장치로서, 상기 고정자의 개별적인 위상(phases)은 성형 결선(star connection) 또는 델타 결선(delta connection)으로 연결되며, 상기 회전자의 위치는 상기 위상의 인덕턴스(inductances)에 근거하여 결정되며,
    (a) 상기 직류 모터(3)의 소정의 동작에 대해 필요한 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM) 패턴을 위한 제어 유닛(control unit)(1)과;
    (b) 상기 직류 모터(3)를 위한 변환기(converter)(2)와, 상기 변환기(2)는 상기 제어 유닛(1)에 연결되며;
    (c) 상기 직류 모터(3)와 연결된 상기 회전자의 잘못된 위치(faulty position)를 나타내는 인덕턴스를 결정하기 위한 디바이스(4)와, 상기 인덕턴스를 결정하기 위한 디바이스(4)에서는 인덕턴스에 근거하는 인덕턴스 기반 신호(inductance-based signals)(LU, LV 및 LW)가 발생되며;
    (d) 위상 전류(phase currents)를 위한 측정 장치(measuring device)(5)와; 그리고
    (e) 정정 장치(correction device)(6)를 포함하여 구성되고,
    상기 정정 장치는 모터에 특정된 특성값(characteristic value)을 고려하여 상기 특성값에 근거하는 전류 의존 정정값(current-dependent corrective values)(KU, KV 및 KW)을 결정하고, 상기 전류 의존 정정값(KU, KV 및 KW)을 인덕턴스에 근거하는 위치 결정으로부터 획득된 상기 인덕턴스 기반 신호(LU, LV 및 LW)와 연결(link)시키고,
    상기 직류 모터(3)의 인덕턴스의 영향으로 인한 상기 모터에 특정된 특성값은, 상기 정정 장치(6)에 대한 상기 위상 전류와 각도값(angle value) 간의 상관관계에 따라,
    - 상기 직류 모터(3)의 구성에 관한 지식(knowledge) 없이 실험적으로; 또는
    - 상기 직류 모터(3)의 구성을 분석함으로써 분석적으로(analytically)/시뮬레이션적으로(simulatively); 또는
    - 상기 직류 모터(3)의 시동(starting)시 자동으로,
    모터에 특정적으로 결정되며,
    상기 인덕턴스 기반 신호의 정정된 형태인 정정된 인덕턴스 기반 신호(LU corr, LV corr 및 LW corr)는,
    LU corr = LU - FU, 여기서 FU = IZK * KU;
    LV corr = LV - FV, 여기서 FV = IZK * KV; 그리고
    LW corr = LW - FW, 여기서 FW = IZK * KW로 결정되며,
    상기 직류 모터(3)의 전기적인 주기(electrical period)는 여섯 개의 세그먼트(segments)로 나누어져 KU, KV 및 KW에 대해 서로 다른 값이 할당되고 상기 서로 다른 값은 테이블(table)에 저장(save)되어,
    정정된 회전자 위치(Φcorr)가 상기 직류 모터(3)의 상기 회전자의 잘못된 위치를 나타내는 인덕턴스를 사용하여 결정되게 되고, 정정된 스위치 상태(corrected switch states)가 상기 직류 모터(3)를 위한 상기 변환기(2)에 공급되게 되는 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터 내의 부하율을 보상하기 위한 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 정정 장치(6)는 또한, 정정 함수(corrective function)를 결정하기 위한 장치(7)와 연결되며, 상기 정정 함수를 결정하기 위한 장치(7)는 모터 전압 및 상기 모터 전압에 따른 모터 전류를 자동으로 변경시키며, 상기 정정 함수를 결정하기 위한 장치(7)는 상기 정정 장치(6)에 연결되어, 인덕턴스에 근거하는 위치 신호 및 상기 모터 전류에 근거하여 상기 정정 함수가 결정될 수 있게 되는 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터 내의 부하율을 보상하기 위한 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 직류 모터(3)의 시동시 상기 모터에 특정된 특성값을 자동으로 결정하는 제어 유닛(1)이 상기 측정 장치(5) 및 상기 정정 장치(6)에 대한 상기 정정 함수를 결정하기 위한 장치(7)와 연결되고,
    - 상기 직류 모터(3)에는 전류가 공급되고;
    - 상기 인덕턴스 기반 신호(LU, LV 및 LW)는 적어도 두 개의 서로 다른 모터 전류에 대해 측정되고;
    - 인덕턴스에 근거하여 결과적인 각도값이 결정되고; 그리고
    - 전류에 의존하는 전류 의존 정정 함수(current-dependent corrective function)가 상기 정정 함수를 결정하기 위한 장치(7)에서 결정되어,
    적어도 선형의 정정값(corrective value)이 존재하게 되는 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터 내의 부하율을 보상하기 위한 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 직류 모터(3)의 시동시 상기 모터에 특정된 특성값을 자동으로 결정하는 제어 유닛(1)이 상기 측정 장치(5) 및 상기 정정 장치(6)에 대한 상기 정정 함수를 결정하기 위한 장치(7)와 연결되고,
    상기 모터(3)의 시동(starting)시 상기 모터(3)의 움직임이 없는 시간 간격 및 상기 직류 모터(3)에서의 서로 다른 전류에서 인덕턴스가 측정되며, 계산된 각도값과 전류 간의 상관관계가 계산되고, 가장 단순한 경우에 있어서 정정값은 상수(constant)인 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터 내의 부하율을 보상하기 위한 장치.
  21. 제17항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 모터에 특정된 특성값에 근거하는 상기 전류 의존 정정값(KU, KV 및 KW) 및 상기 회전자의 위치에 의존하는 회전자 위치 의존 정정값(rotor position-dependent corrective values)에 대해 상기 정정 장치(6)는 결정 장치(8)와 제어 루프(control loop)로 연결되어, 상기 부하율에 의해 정정되는 상기 정정된 회전자 위치(Φcorr)가 상기 정정된 인덕턴스 기반 신호(LU corr, LV corr 및 LW corr)에 근거하여 결정되는 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터 내의 부하율을 보상하기 위한 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 정정 장치(6)는 또한, 정정 함수를 결정하기 위한 장치(9)와 연결되고, 여기서 모터 전압 및 상기 모터 전압에 따른 모터 전류가 변경되며, 상기 정정 함수를 결정하기 위한 장치(9)는 상기 정정 장치(6)와 연결되어, 인덕턴스에 근거하는 위치 신호 및 상기 모터 전류에 근거하여 상기 정정 함수가 결정될 수 있게 되는 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 모터 내의 부하율을 보상하기 위한 장치.
KR1020127001367A 2009-06-23 2010-06-22 자석과 함께 고정자 및 회전자를 구비한 브러시리스 직류 모터(bldc) 내의 부하율을 보상하기 위한 장치 KR101328192B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009030884.9 2009-06-23
DE102009030884A DE102009030884A1 (de) 2009-06-23 2009-06-23 Verfahren und Einrichtung zur Kompensation von Lasteinflüssen bei permanenterregten Motoren
PCT/EP2010/058820 WO2010149656A2 (de) 2009-06-23 2010-06-22 Verfahren und einrichtung zur kompensation von lasteinflüssen bei permanenterregten motoren

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120031297A KR20120031297A (ko) 2012-04-02
KR101328192B1 true KR101328192B1 (ko) 2013-11-08

Family

ID=43298931

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127001367A KR101328192B1 (ko) 2009-06-23 2010-06-22 자석과 함께 고정자 및 회전자를 구비한 브러시리스 직류 모터(bldc) 내의 부하율을 보상하기 위한 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9270215B2 (ko)
EP (1) EP2446528B1 (ko)
KR (1) KR101328192B1 (ko)
CN (1) CN102804590B (ko)
DE (1) DE102009030884A1 (ko)
WO (1) WO2010149656A2 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2360832A1 (en) * 2010-01-25 2011-08-24 ABB Oy Control method for frequency converter
DE102016219794A1 (de) * 2016-10-12 2018-04-12 Zf Friedrichshafen Ag Steuerung einer elektrischen Maschine
IT201600109364A1 (it) * 2016-10-28 2018-04-28 Ksb Ag Metodo ed apparato per l'adattamento delle caratteristiche magnetiche di un motore sincrono a riluttanza
US11108348B2 (en) 2018-08-02 2021-08-31 Elmos Semiconductor Se Adaptive hold current for electric motors
DE102018006657A1 (de) 2018-08-17 2020-02-20 Kostal Drives Technology Gmbh Verfahren und vorrichtung zur regelung eines synchronmotors ohne lagegeber mittels eindeutiger zuordunung der admittanz oder induktivität zur rotorlage
US11165375B2 (en) 2019-04-23 2021-11-02 Accelerated Systems Inc. Methods and systems for controlling electric motors

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008141835A (ja) * 2006-11-30 2008-06-19 Denso Corp モータの制御方法及びそれを利用するモータ制御装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0536113B1 (de) * 1989-06-01 1995-04-26 Papst Licensing GmbH Motor oder lagemelder
DE4090927B4 (de) 1989-06-01 2006-09-21 Papst Licensing Gmbh & Co. Kg Motor, insbesondere kollektorloser Gleichstrommotor
US5254914A (en) * 1990-06-29 1993-10-19 Seagate Technology, Inc. Position detection for a brushless DC motor without Hall effect devices using a mutual inductance detection method
JP3411878B2 (ja) * 2000-03-06 2003-06-03 株式会社日立製作所 同期モータの回転子位置推定方法、位置センサレス制御方法及び制御装置
JP3700576B2 (ja) * 2000-11-24 2005-09-28 松下電器産業株式会社 モータ制御装置
US7066034B2 (en) * 2001-11-12 2006-06-27 International Rectifier Corporation Start-up method and system for permanent magnet synchronous motor drive
JP2007511190A (ja) * 2003-11-06 2007-04-26 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 同期電動機のロータ位置を検出する方法
JP4674525B2 (ja) * 2005-10-13 2011-04-20 株式会社デンソー 磁極位置推定方法及びモータ制御装置
JP4416764B2 (ja) * 2006-06-29 2010-02-17 株式会社日立製作所 永久磁石モータのベクトル制御装置及びインバータモジュール

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008141835A (ja) * 2006-11-30 2008-06-19 Denso Corp モータの制御方法及びそれを利用するモータ制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN102804590A (zh) 2012-11-28
CN102804590B (zh) 2015-04-22
US20120169260A1 (en) 2012-07-05
WO2010149656A3 (de) 2012-06-28
DE102009030884A1 (de) 2011-01-05
EP2446528A2 (de) 2012-05-02
EP2446528B1 (de) 2014-01-15
US9270215B2 (en) 2016-02-23
WO2010149656A2 (de) 2010-12-29
KR20120031297A (ko) 2012-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101174910B1 (ko) 로터 위치 변환기의 출력 에러를 검출하는 방법 및 장치
KR101328192B1 (ko) 자석과 함께 고정자 및 회전자를 구비한 브러시리스 직류 모터(bldc) 내의 부하율을 보상하기 위한 장치
JP4614766B2 (ja) モータ駆動制御
US8796974B2 (en) PMSM initial position detection system and method
KR102588927B1 (ko) 모터 제어방법
AU2019271913B2 (en) Method and apparatus for quasi-sensorless adaptive control of switched reluctance motor drives
KR20140001826A (ko) 동기식 기계의 회전자 위치를 체크하기 위한 방법 및 회로 장치
CN107408907B (zh) 用于运行无刷直流电动机的方法
KR20060049181A (ko) 로터 위치 변환기의 출력 에러를 검출하는 방법 및 장치
EP3837760A1 (en) Position observer for electrical machines
KR101483217B1 (ko) 영구적으로 여기되는 모터들에서 무센서 회전자 위치 검출을 모니터링 및 보정하는 방법 및 디바이스
KR101899014B1 (ko) 비엘디씨 모터의 제어 장치 및 그 방법
JP2013507097A5 (ko)
JP5666025B2 (ja) 電子整流型のサーボ駆動装置を有する位置決めシステムを較正するための方法および装置
JP2011239563A (ja) 電動機制御装置及び制御方法
JP5559504B2 (ja) モータ駆動制御回路
CN103109453A (zh) 用于无传感器地确定电机的转子位置的方法和装置
JP5503004B2 (ja) 同期機械のロータ位置を検出するための方法と装置
US10101146B2 (en) Method and device for the sensor-free position determination of an electronically commutated electric machine
JP2012186911A (ja) モータ制御装置
EP2149976B1 (en) Systems and methods involving permanent magnet electric machine rotor position determination

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: 20160822

Year of fee payment: 4