KR101466341B1 - Apparatus and method of controlling motor - Google Patents

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Abstract

모터 제어 장치 및 방법을 개시한다. 모터 제어 장치는, 인버터의 출력 전압 왜곡을 보상하기 위해 상 전류와 추정 전류 가운데 어느 하나의 전류 극성에 기초하여 보상 전압의 극성을 결정함으로써, 상 전류의 크기가 너무 작아 정확한 극성 판별이 어려울 경우 추정 전류를 통해 상 전류의 극성을 간접적으로 판별함으로써 보상 전압의 극성을 정확히 결정할 수 있다.A motor control apparatus and method are disclosed. The motor control apparatus determines the polarity of the compensation voltage based on the current polarity of either the phase current or the estimated current to compensate for the output voltage distortion of the inverter, The polarity of the compensation voltage can be accurately determined by indirectly discriminating the polarity of the phase current through the current.

인버터, 전압 보상, 데드타임, 전류 극성 Inverter, Voltage Compensation, Dead Time, Current Polarity

Description

모터 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF CONTROLLING MOTOR}[0001] APPARATUS AND METHOD OF CONTROLLING MOTOR [0002]

본 발명은 모터 제어 장치에 관한 것으로, 특히 인버터를 포함하는 모터 제어 장치의 인버터의 데드 타임 보상에 관한 것이다.The present invention relates to a motor control apparatus, and more particularly to a dead time compensation of an inverter of a motor control apparatus including an inverter.

다수의 스위칭 소자를 포함하는 인버터에 있어서, 쌍을 이루는 스위칭 소자의 동시 턴 온에 의한 전기적 단락을 방지하기 위해 한 쌍의 스위칭 소자의 제어 신호에 데드 타임(dead time)을 두어 운용한다. 이 데드 타임은 상 전류의 왜곡을 유발하며, 상 전류의 왜곡은 모터의 안정된 속도 제어를 방해한다. 따라서 인버터를 포함하는 모터 제어 장치에서는 모터의 안정된 속도 제어를 위해 이 데드 타임의 보상이 매우 중요하다.In an inverter including a plurality of switching elements, a dead time is applied to control signals of a pair of switching elements in order to prevent an electrical short due to simultaneous turn-on of the pair of switching elements. This dead time causes distortion of the phase current, and the distortion of the phase current hinders the stable speed control of the motor. Therefore, in the motor control apparatus including the inverter, compensation of the dead time is very important for the stable speed control of the motor.

데드 타임 보상 방법은 모터를 구동하는 인버터를 구성하는 스위칭 트랜지스터의 양단에 걸리는 전압을 이용하는 방법과 인버터의 출력 전류를 이용하는 방법이 있다. 스위칭 소자의 양단 전압을 이용하는 방법은 별도의 전압 검출 장치가 필요하고 실제 구현 시 노이즈에 영향을 받기 때문에, 이를 대신하여 인버터의 출력 전류를 이용하기도 한다.The dead time compensation method includes a method using a voltage applied to both ends of a switching transistor constituting an inverter for driving a motor and a method using an output current of the inverter. A method using a voltage across the switching element requires a separate voltage detection device and is influenced by noise in actual implementation so that the output current of the inverter is used instead.

인버터를 통해 제어하는 모터는 대표적으로 브러시리스 직류 모터(Brushless Direct Current Motor, BLDC 모터)가 있다. 이 BLDC 모터는 순간적으로 큰 회전력을 발생시킬 수 있을 뿐만 아니라 정밀한 회전 속도 제어가 가능하기 때문에, 세탁기의 헹굼 행정 등에서 회전조를 순간적으로 빠르게 회전시키고 또한 고속으로 회전하는 회전조의 회전 속도를 제어하기에 적합하다.The motor controlled by the inverter is typically a brushless direct current motor (BLDC motor). Since this BLDC motor can instantaneously generate a large rotational force and can control the rotational speed precisely, it is possible to rapidly rotate the rotary tub instantaneously in the rinse cycle of the washing machine and to control the rotational speed of the rotary tub rotating at high speed Suitable.

세탁기에서 BLDC 모터를 사용함에 있어서도 역시 인버터의 데드타임에 의한 영향이 충분히 고려되어야 한다. 인버터의 데드타임에 의한 영향을 최소화하기 위해 BLDC 모터에 흐르는 전류의 극성을 고려하여 데드타임 보상 전압의 극성을 결정하는데, 만약 회전조의 회전 속도가 비교적 낮은 구간에서는 BLDC 모터의 상 전류 역시 그 크기가 작기 때문에 상 전류의 정확한 제로 크로싱 포인트(Zero Crossing Point) 검출이 어렵고, 따라서 데드타임 보상 전압의 극성에 오류가 발생할 여지가 크다. 데드타임 보상 전압의 극성 오류로 인하여 데드타임 보상이 제대로 이루어지지 않게 되며, 이는 곧 BLDC 모터에 흐르는 전류 파형의 왜곡을 초래하여 토크 리플을 발생시키게 된다. 회전조가 고속으로 회전하는 동안에는 이 토크 리플이 크게 영향을 미치지 못하지만, 회전조가 상대적으로 저속으로 회전하는 도안에는 이 토크 리플이 회전하는 회전조에 진동 및 소음을 유발시킨다. 결국 세탁기의 회전조의 진동 및 소음을 감소시켜 세탁기의 안정된 운전을 구현하기 위해서는 인버터의 정확한 데드타임 보상이 이루어져야 한다.In using a BLDC motor in a washing machine, the influence of the inverter's dead time must also be considered. In order to minimize the influence of the dead time of the inverter, the polarity of the dead time compensation voltage is determined in consideration of the polarity of the current flowing through the BLDC motor. If the rotation speed of the rotating group is relatively low, It is difficult to detect an accurate zero crossing point of the phase current, and therefore, there is a large possibility that the polarity of the dead time compensation voltage is erroneous. Due to the polarity error of the dead-time compensation voltage, dead-time compensation is not properly performed, which causes distortion of the current waveform flowing through the BLDC motor, resulting in torque ripple. This torque ripple does not greatly affect the rotation speed of the rotating tappet while the rotating tappet rotates at a high speed. However, in the case that the rotating tappet rotates at a relatively low speed, the torque ripple causes vibration and noise in the rotating tappet rotating. As a result, accurate dead time compensation of the inverter must be performed in order to reduce the vibration and noise of the washing machine and realize stable operation of the washing machine.

본 발명에 따른 모터 제어 장치는, 상 전류를 발생시켜 모터에 공급하는 인 버터와; 추정 전류와 상 전류 가운데 어느 하나의 전류의 극성을 판별하고, 판별된 극성에 따라 보상 전압의 극성을 결정하는 보상 전압 발생부를 포함한다.A motor control apparatus according to the present invention comprises: an inverter for generating a phase current to supply to a motor; And a compensation voltage generator for determining the polarity of any one of the estimated current and the phase current and determining the polarity of the compensation voltage according to the determined polarity.

또한, 상술한 보상 전압 발생부는, 상 전류의 크기가 미리 설정된 기준 범위 이내일 때 추정 전류의 극성에 따라 보상 전압의 극성을 결정한다.The compensation voltage generator determines the polarity of the compensation voltage according to the polarity of the estimated current when the magnitude of the phase current is within a preset reference range.

또한, 상술한 추정 전류는 모터를 모델링하고 이 모델링된 모터에 지령 전압을 입력할 때의 전류이다.The above-described estimated current is a current when modeling a motor and inputting a command voltage to the modeled motor.

본 발명에 따른 모터 제어 방법은, 상 전류를 검출하고; 상 전류의 크기가 미리 설정된 기준 범위 이내인지를 판단하며; 상 전류의 크기가 미리 설정된 기준 범위 이내일 때 모터의 모델링에 기초하여 추정한 추정 전류의 극성에 따라 보상 전압의 극성을 결정한다.A motor control method according to the present invention comprises: detecting a phase current; Determining whether the magnitude of the phase current is within a preset reference range; The polarity of the compensation voltage is determined according to the estimated polarity of the estimated current based on the modeling of the motor when the magnitude of the phase current is within the preset reference range.

또한, 상술한 추정 전류는 모터를 모델링하고 이 모델링된 모터에 지령 전압을 입력할 때의 전류이다.The above-described estimated current is a current when modeling a motor and inputting a command voltage to the modeled motor.

본 발명의 바람직한 실시 예를 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 BLDC 모터 제어 장치를 나타낸 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 컨버터(104)와 DC-링크 캐패시터(DC-link capacitor)(108), 인버터(106)가 전력 변환 장치를 구성한다. 컨버터(104)는 교류 전원(102)으로부터 제공되는 교류 전력을 직류로 변환한다. 인버터(106)는 직류 전력을 다시 3상 교류 전력(U, V, W)으로 변환하여 BLDC 모터(110)에 공급한다.A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8. FIG. 1 is a block diagram of a BLDC motor control apparatus according to an embodiment of the present invention. 1, the converter 104, the DC-link capacitor 108, and the inverter 106 constitute a power conversion apparatus. The converter 104 converts the AC power supplied from the AC power supply 102 to DC. The inverter 106 converts the DC power to three-phase alternating current power (U, V, W) and supplies it to the BLDC motor 110.

인버터(106)에서 BLDC 모터(110)로 공급되는 3상 교류 전력의 각 상의 전 류(ia)(ib)(ic)에 대한 정보가 제어부(114)에 제공된다. 제어부(114)는 3상 교류 전력의 각 상의 전류(ia)(ib)(ic)에 대한 정보와 BLDC 모터(110)의 회전자의 위치/속도 정보(F/G)를 참조하여 BLDC 모터(110)의 회전 속도를 제어하기 위한 인버터 제어 신호(S)를 생성한다. 제어부(114)에서 생성되는 인버터 제어 신호(S)는 인버터(106)에서 BLDC 모터(110)로 출력되는 3상 교류 전력(A)(B)(C)의 각 상의 전환 시점 및 전류량을 제어하기 위한 것으로서, 그 목적은 BLDC 모터(110)의 회전 속도가 외부로부터 입력되는 속도 명령(H)을 추종하도록 하는데 있다. 인버터 제어 신호(S)는 Sa, Sb, Sc, /Sa, /Sb, /Sc의 여섯 개의 신호로 구성되며, 여기서 “/”는 위상(레벨)의 반전(invert)을 의미한다.Information about current (ia) (ib) (ic) of each phase of the three-phase AC power supplied from the inverter 106 to the BLDC motor 110 is provided to the control unit 114. The control unit 114 refers to the information on the current ia (ib) (ic) of each phase of the three-phase AC power and the position / speed information F / G of the rotor of the BLDC motor 110, The inverter control signal S for controlling the rotational speed of the inverter 110 is generated. The inverter control signal S generated by the control unit 114 controls the switching point and amount of each phase of the three-phase AC power A (B) (C) output from the inverter 106 to the BLDC motor 110 And its purpose is to allow the rotational speed of the BLDC motor 110 to follow a speed command H input from the outside. The inverter control signal S is composed of six signals Sa, Sb, Sc, / Sa, / Sb and / Sc, where / indicates the invert of the phase.

도 2는 도 1에 나타낸 BLDC 모터 제어 장치의 인버터를 나타낸 도면이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 인버터(106)는 6개의 스위칭 소자 즉 트랜지스터들(Q1~Q6)이 인버터 제어 신호(S)에 의해 각각 스위칭됨으로써 BLDC 모터(110)에 공급되는 전력의 6개의 트랜지스터들(Q1~Q6) 가운데, 위쪽에 위치한 세 개의 트랜지스터(Q1)(Q3)(Q5)는 각각 Sa, Sb, Sc의 인버터 제어 신호에 의해 스위칭되고, 아래쪽에 위치한 세 개의 트랜지스터(Q2)(Q4)(Q6)는 각각 /Sa, /Sb, /Sc의 인버터 제어 신호에 의해 스위칭된다. 결국 위쪽의 세 개의 트랜지스터(Q1)(Q3)(Q5)와 아래쪽의 세 개의 트랜지스터(Q2)(Q4)(Q6)는 그 스위칭 상태(온/오프)가 서로 반대이다. 각각의 트랜지스터(Q1)(Q2)(Q3)(Q4)(Q5)(Q6)에 병렬로 연결된 다이오드(D1)(D2)(D3)(D4)(D5)(D6)는 프리 휠 다이오드(Free Wheel Diode)이다.2 is a view showing an inverter of the BLDC motor control apparatus shown in Fig. As shown in FIG. 2, the inverter 106 switches six transistors of power supplied to the BLDC motor 110 by switching six switching elements, that is, transistors Q1 to Q6, respectively, by an inverter control signal S Three transistors Q1, Q3 and Q5 located at the upper side among the transistors Q1 to Q6 are switched by the inverter control signals of Sa, Sb and Sc respectively and three transistors Q2 and Q4 located at the lower side are switched, (Q6) are switched by inverter control signals of / Sa, / Sb and / Sc, respectively. As a result, the upper three transistors Q1, Q3, and Q5 and the three lower transistors Q2, Q4, and Q6 have opposite switching states (on / off). Diodes D1, D2, D3, D4, D5 and D6 connected in parallel to the respective transistors Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 and Q6 are connected to a freewheeling diode Free Wheel Diode.

도 3은 상 전류의 극성 별 인버터의 전압 왜곡을 나타낸 도면이다. 도 3에 나타낸 신호들은 3상 전력 가운데 하나인 “A” 상의 경우를 나타낸 것이며, 나머지 "B" 상과 "C" 상의 경우도 같은 방법으로 제어된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 제어부(114)에서 발생하는 지령 전압(VaN*)을 기준으로 하여 서로 반대 위상의 스위칭 신호(Sa)와 스위칭 신호(/Sa)가 만들어진다. 다만 스위칭 신호(Sa)의 앞 부분과 스위칭 신호(/Sa)의 뒷 부분에 각각 데드 타임(dead time)(tdead)을 두어 스위칭 신호(Sa)와 스위칭 신호(/Sa)가 서로 겹치는 구간이 발생하지 않도록 한다. 만약 이 두 스위칭 신호(Sa)와 스위칭 신호(/Sa)가 겹치는 구간이 발생하면 도 2에 나타낸 인버터(106)의 트랜지스터(Q1)와 트랜지스터(Q4)가 동시에 턴 온되어 전류가 접지로 흘러버리기 때문에 인버터(106)의 정상적인 스위칭 동작이 이루어지지 못한다. 데드 타임(tdead)은 이를 방지하기 위한 것이다.FIG. 3 is a graph showing voltage distortion of the inverter according to the polarity of the phase current. The signals shown in FIG. 3 represent the case of "A", which is one of the three-phase powers, and the other cases of "B" and "C" are controlled in the same manner. 3, the switching signal Sa and the switching signal / Sa having phases opposite to each other are generated on the basis of the command voltage VaN * generated in the control unit 114. [ A dead time tdead is provided in the front portion of the switching signal Sa and a rear portion of the switching signal Sa to generate a section in which the switching signal Sa and the switching signal / Do not. If a period in which the two switching signals Sa and the switching signal / Sa overlap occurs, the transistor Q1 and the transistor Q4 of the inverter 106 shown in FIG. 2 are simultaneously turned on and the current flows to the ground The normal switching operation of the inverter 106 can not be performed. The dead time (tdead) is to prevent this.

이 데드 타임(tdead)으로 인하여 지령 전압(VaN*)과 실제의 출력 전압(VaN+)(VaN-) 사이에 오차가 발생하고, 특히 전류의 극성이 (+)일 때의 출력 전압(VaN+)과 전류의 극성이 (-)일 때의 출력 전압(VaN-) 사이에도 오차가 발생한다. 도 3에서 Ts는 스위칭 주파수이고, Vdc는 캐패시터(108) 양단 전압이며, Vsat는 트랜지스터(Q1)(Q4)의 강하 전압이고, VFWD는 다이오드(D1)(D4)의 임계 전압이다. ton과 toff는 각각 턴 온 지연 시간 및 턴 오프 지연 시간이다.An error occurs between the command voltage VaN * and the actual output voltage VaN + (VaN-) owing to the dead time tdead. Particularly, the output voltage VaN + when the polarity of the current is positive An error also occurs between the output voltage VaN- when the polarity of the current is negative (-). 3, Ts is the switching frequency, Vdc is the voltage across the capacitor 108, Vsat is the drop voltage of the transistors Q1 and Q4, and VFWD is the threshold voltage of the diodes D1 and D4. ton and toff are the turn-on delay time and the turn-off delay time, respectively.

이와 같이, 데드 타임(tdead)으로 인하여 지령 전압(VaN*)과 실제의 출력 전압(VaN+)(VaN-) 사이에 오차가 발생하고, 특히 전류의 극성이 (+)일 때의 출력 전압(VaN+)과 전류의 극성이 (-)일 때의 출력 전압(VaN-) 사이에도 오차가 발생하기 때문에 이 오차를 보상함으로써 데드 타임에 의한 인버터(106)의 출력 전압의 왜곡 을 방지할 수 있다. 다만 데드 타임에 의한 인버터(106)의 출력 전압 왜곡을 정확히 보상하기 위해서는 상 전류의 극성 및 극성 전환 시점 즉 제로 크로싱 포인트(Zero Crossing Point)를 정확히 검출하고 상 전류의 극성에 맞는 적절한 크기의 보상 전압을 발생시켜야 한다.In this way, an error occurs between the command voltage VaN * and the actual output voltage VaN + (VaN-) due to the dead time tdead. Particularly when the polarity of the current is positive, the output voltage VaN + And the output voltage VaN- when the polarity of the current is negative (-). Therefore, this error can be compensated to prevent the distortion of the output voltage of the inverter 106 due to the dead time. However, in order to accurately compensate the output voltage distortion of the inverter 106 due to the dead time, it is necessary to accurately detect the polarity and polarity switching point of the phase current, that is, the zero crossing point, .

만약 상 전류의 극성 및 제로 크로싱 포인트를 정확히 검출하지 못하면 적절하지 않은 크기의 보상 전압이 발생되고, 이를 이용한 보상 결과는 신뢰할 수 없다. 도 4는 인버터의 출력 전압의 부정확한 보상 및 그에 따른 상 전류의 왜곡을 나타낸 도면이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 0A 부근의 저전류 구간에서 제로 크로싱 포인트를 검출함에 있어서, 실제 전류(402)와 측정 전류(404) 사이에 노이즈와 필터 등의 영향에 따른 오차가 발생하고, 이로 인하여 부정확한 제로 크로싱 포인트 검출이 이루어져 극성 판별 신호(406(+))(406(-))의 값 역시 실제의 제로 크로싱 포인트와 크게 차이가 있음을 알 수 있다.If the polarity of the phase current and the zero crossing point are not accurately detected, a compensating voltage of an inappropriate size is generated, and the compensation result using this is unreliable. Fig. 4 is a diagram showing the inaccurate compensation of the output voltage of the inverter and distortion of the phase current accordingly. Fig. As shown in FIG. 4, in detecting the zero crossing point in the low current section near 0A, an error occurs due to noise, a filter or the like between the actual current 402 and the measuring current 404, It can be seen that the inaccurate zero crossing point detection is performed and the value of the polarity discrimination signal 406 (+) (406 (-)) is also significantly different from the actual zero crossing point.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 보상 전압 발생부를 나타낸 도면이다. 도 5에 나타낸 보상 전압 발생부는 제어부(114) 내에 마련되어 3상 전력 가운데 A상에 대한 보상 전압을 발생시킨다. 3상 전력의 각각의 상마다 이와 같은 보상 전압 발생부를 마련하여 나머지 B상과 C상에 대해서도 동일한 방법으로 보상이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다. 5 is a diagram illustrating a compensation voltage generator according to an embodiment of the present invention. The compensation voltage generator shown in FIG. 5 is provided in the controller 114 to generate a compensation voltage for the A phase of the three-phase power. It is preferable to arrange such a compensation voltage generating unit for each phase of the three-phase power so that the compensation is performed in the same manner for the remaining B and C phases.

도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 보상 전압 발생부는 상 전류(ias)의 극성을 판별하여 극성 판별 신호(504)를 발생시키는 전류 극성 판별부(502)를 포함한다. 이 극성 판별 신호(504)는 보상 전압(Vdis)의 극성을 결정 한다. 따라서 전류의 극성에 따라 보상 전압(Vdis)의 극성이 결정된다. 이와 같이 극성이 결정된 보상 전압(Vdis)이 A상의 지령 전압(Vas)에 더해져서 최종적인 지령 전압(Vasdis)이 된다.As shown in FIG. 5, the compensation voltage generator according to an embodiment of the present invention includes a current polarity determination unit 502 for determining the polarity of the phase current ias and generating a polarity determination signal 504. The polarity determination signal 504 determines the polarity of the compensation voltage Vdis. Therefore, the polarity of the compensation voltage Vdis is determined according to the polarity of the current. The compensated voltage Vdis whose polarity is determined in this manner is added to the command voltage Vas of A to become the final command voltage Vasdis.

도 6은 도 5에 나타낸 전류 극성 판별부를 나타낸 도면이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전류 극성 판별부(502)는 제로 크로싱 검출부(602)를 이용하여 두 개의 상 전류(iase)(ias) 가운데 어느 하나에 대해 제로 크로싱 포인트 및 극성을 판별하여 극성 판별 신호(504)를 발생시킨다. 두 개의 상 전류(iase)(ias) 가운데 하나는 지령 전압(Vas)을 입력으로 하여 BLDC 모터(110)의 모델링을 통해 얻은 추정 전류(iase)이고, 다른 하나는 실제의 상 전류(ias)이다. 제로 크로싱 검출부(602)는 상 전류(ias)의 크기에 따라 추정 전류(iase)와 상 전류(ias) 가운데 어느 하나에 대해 극성 판별을 실시한다. 만약 상 전류(ias)의 크기가 미리 정해진 기준 범위를 초과하면 상 전류(ias)의 제로 크로싱 포인트를 검출하여 상 전류(ias)의 극성을 판별하고, 반대로 상 전류(ias)의 크기가 미리 정해진 기준 범위 내에 있으면 추정 전류(iase)의 제로 크로싱 포인트를 검출하여 상 전류(ias)의 극성을 판별한다. 이는 저전류 구간에서 상 전류(ias)의 크기가 너무 작아서 정확한 제로 크로싱 포인트 검출이 곤란할 수 있으므로, 추정 전류(iase)를 이용한 극성 판별을 통해 보다 정확하게 상 전류(ias)의 극성을 판별하기 위함이다.6 is a view showing the current polarity determination unit shown in Fig. 6, the current polarity determination unit 502 according to an exemplary embodiment of the present invention uses a zero crossing detection unit 602 to calculate a zero crossing point (ies) And a polarity discriminating signal 504 is generated. One of the two phase currents ias is an estimated current iase obtained through modeling of the BLDC motor 110 with the command voltage Vas as an input and the other is an actual phase current ias . The zero crossing detection unit 602 discriminates the polarity of any one of the estimated current iase and the phase current ias according to the magnitude of the phase current ias. If the magnitude of the phase current ias exceeds a predetermined reference range, the zero crossing point of the phase current ias is detected to determine the polarity of the phase current ias. On the other hand, if the magnitude of the phase current ias is smaller than the predetermined If it is within the reference range, the zero crossing point of the estimated current iase is detected to determine the polarity of the phase current ias. This is because the magnitude of the phase current ias in the low current section is too small to accurately detect the zero crossing point so that the polarity of the phase current ias can be determined more accurately through the polarity discrimination using the estimated current iase .

도 6에서, BLDC 모터(110)의 모델링은 인덕턴스 성분(L)(602)과 저항 성분(R)(604)이 오픈 루프를 형성하도록 한다. 오픈 루프 방식으로 구성하게 되면 지 연이 발생하지 않기 때문에 정확한 제로 크로싱 포인트 검출이 가능하다.6, the modeling of the BLDC motor 110 causes the inductance component (L) 602 and the resistance component (R) 604 to form an open loop. If open-loop configuration is used, zero delay does not occur and accurate zero-crossing point detection is possible.

BLDC 모터(110)의 모델링에 기초한 추정 전류(iase)의 생성은 다음과 같이 이루어진다.The generation of the estimated current iase based on the modeling of the BLDC motor 110 is performed as follows.

Figure 112008066600730-pat00001
Figure 112008066600730-pat00001

위 식에서 ω는 저전류 구간에서는 거의 0에 가까우므로 무시할 수 있다. 위 식에서 ω가 포함된 항을 제외하고 나머지 항들을 라플라스 변환(Laplace Transform)하면 다음과 같다.In the above equation, ω can be ignored because it is close to zero in the low current section. In the above equation, the remaining terms excluding the term including ω are subjected to a Laplace Transform.

Figure 112008066600730-pat00002
Figure 112008066600730-pat00002

이를 정리하면,To summarize,

Figure 112008066600730-pat00003
Figure 112008066600730-pat00003

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인버터의 전압 왜곡 보정 방법을 나타낸 도면이다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 보상 전압(Vasdis)을 발생시키기 위해 먼저 상 전류(ias)의 크기를 검출한다. 만약 상 전류(ias)의 크기가 기준 범위 이내이면(704의 예), 전류의 보다 정확한 제로 크로싱 포인트 및 극성 검출을 위해 BLDC 모터(110)의 모델링을 통한 추정 전류(iase)를 생성하고(706) 이 추정 전 류(iase)의 제로 크로싱 포인트 및 극성을 검출한다(708). 반대로, 상 전류(ias)가 기준 범위를 초과하면(704의 아니오), 상 전류(ias)의 제로 크로싱 포인트 및 극성을 검출한다(710). 이와 같이 전류의 제로 크로싱 포인트 및 극성이 검출되면 이 전류 극성에 기초하여 보상 전압(Vdis)의 극성을 결정한다(712). 즉 전류 극성이 (-)이면 보상 전압(Vdis)의 극성을 (-)로 결정하고, 전류 극성이 (+)이면 보상 전압(Vdis)의 극성을 (+)로 결정한다. 보상 전압(Vdis)의 극성이 결정되면 지령 전압(Vas)에 보상 전압(Vdis)을 반영하여 전압 보상을 실시한다(714).7 is a diagram illustrating a voltage distortion correction method of an inverter according to an embodiment of the present invention. As shown in Fig. 7, the magnitude of the phase current ias is first detected to generate the compensation voltage Vasdis. If the magnitude of the phase current ias is within the reference range (example 704), an estimated current iase through modeling of the BLDC motor 110 for a more accurate zero crossing point and polarity detection of current is generated 706 ) Detects the zero crossing point and polarity of the estimated current (iase) (708). Conversely, if the phase current ias exceeds the reference range (NO in 704), the zero crossing point and polarity of the phase current ias is detected (710). Thus, when the zero crossing point and the polarity of the current are detected, the polarity of the compensation voltage Vdis is determined based on the current polarity (712). That is, the polarity of the compensation voltage Vdis is determined to be negative when the current polarity is negative, and the polarity of the compensation voltage Vdis is determined to be positive when the current polarity is positive. When the polarity of the compensation voltage Vdis is determined, the compensation voltage Vdis is reflected in the command voltage Vas to perform voltage compensation (714).

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전압 왜곡 보정 장치 및 방법을 적용하여 인버터의 전압 왜곡을 보상한 경우의 상 전류 및 상 전류 극성 판별 상태를 나타낸 도면이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 0A 부근의 저전류 구간에서 제로 크로싱 포인트를 검출함에 있어서, 실제 전류(802)와 측정 전류(804) 사이에 오차가 거의 없어 정확한 제로 크로싱 포인트 검출이 이루어져 극성 판별 신호(806(+))(806(-)) 역시 정확한 값을 갖는 것을 알 수 있다.FIG. 8 is a diagram illustrating a phase current and a phase current polarity discrimination state in the case where a voltage distortion of an inverter is compensated by applying a voltage distortion correcting apparatus and method according to an embodiment of the present invention. 8, in detecting the zero crossing point in the low current section in the vicinity of 0A, since there is almost no error between the actual current 802 and the measuring current 804, accurate zero crossing point detection is performed and the polarity determination signal 806 (+)) (806 (-)) also have accurate values.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 BLDC 모터 제어 장치를 나타낸 도면.1 is a block diagram of a BLDC motor control apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 나타낸 인버터의 구성을 나타낸 도면.Fig. 2 is a diagram showing the configuration of the inverter shown in Fig. 1; Fig.

도 3은 상 전류의 극성 별 인버터의 전압 왜곡을 나타낸 도면.Fig. 3 is a diagram showing voltage distortion of the inverter by the polarity of the phase current. Fig.

도 4는 인버터의 출력 전압의 부정확한 보상 및 그에 따른 상 전류의 왜곡을 나타낸 도면.4 is a diagram showing an inaccurate compensation of an output voltage of an inverter and thus distortion of a phase current.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 보상 전압 발생부를 나타낸 도면.5 illustrates a compensation voltage generator according to an embodiment of the present invention.

도 6은 도 5에 나타낸 전류 극성 판별부를 나타낸 도면.6 is a view showing the current polarity determination unit shown in Fig.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인버터의 전압 왜곡 보정 방법을 나타낸 도면.FIG. 7 illustrates a voltage distortion correction method of an inverter according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전압 왜곡 보정 장치 및 방법을 적용하여 인버터의 전압 왜곡을 보상한 경우의 상 전류 및 상 전류 극성 판별 상태를 나타낸 도면.FIG. 8 is a diagram showing states of phase current and phase current polarity discrimination when voltage distortion of an inverter is compensated by applying a voltage distortion correcting apparatus and method according to an embodiment of the present invention. FIG.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*Description of the Related Art [0002]

102 : 교류 전원102: AC power source

104 : 컨버터104: Converter

106 : 인버터106: inverter

108 : DC-링크 캐패시터108: DC-link capacitor

110 : BLDC 모터110: BLDC motor

114 : 제어부114:

502 : 전압 보상부502:

602 : 제로 크로싱 검출부602: Zero crossing detection section

Claims (5)

상 전류를 발생시켜 모터에 공급하는 인버터와;An inverter for generating a phase current and supplying it to the motor; 추정 전류와 상기 상 전류 가운데 어느 하나의 전류의 극성을 판별하고, 판별된 극성에 따라 보상 전압의 극성을 결정하는 보상 전압 발생부를 포함하고, 상기 보상 전압 발생부는 상기 상 전류의 크기가 미리 설정된 기준범위 이내이면 상기 추정 전류의 극성에 따라 상기 보상 전압의 극성을 결정하는 모터 제어 장치.And a compensation voltage generating unit for determining the polarity of any one of the estimated current and the phase current and determining the polarity of the compensation voltage according to the determined polarity, The polarity of the compensation voltage is determined according to the polarity of the estimated current. 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 추정 전류는 상기 모터를 모델링하고 이 모델링된 모터에 지령 전압을 입력할 때의 전류인 모터 제어 장치.Wherein the estimated current is a current when modeling the motor and inputting a command voltage to the modeled motor. 상 전류를 검출하고;Detecting a phase current; 상기 상 전류의 크기가 미리 설정된 기준 범위 이내인지를 판단하며;Determining whether the magnitude of the phase current is within a preset reference range; 상기 상 전류의 크기가 미리 설정된 기준 범위 이내일 때 모터의 모델링에 기초하여 추정한 추정 전류의 극성에 따라 보상 전압의 극성을 결정하는 모터 제어 방법.Wherein the polarity of the compensation voltage is determined according to the polarity of the estimated current estimated based on the modeling of the motor when the magnitude of the phase current is within a predetermined reference range. 제 4 항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 추정 전류는 상기 모터를 모델링하고 이 모델링된 모터에 지령 전압을 입력할 때의 전류인 모터 제어 방법.Wherein the estimated current is a current when modeling the motor and inputting a command voltage to the modeled motor.
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BLDC 모터의 전류맥동 보상을 위한 전류추정 *
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