KR101575038B1 - 센서리스 ｂｌｄｃ 모터의 제어 방법 및 장치 - Google Patents

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엘지전자 주식회사
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    • 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

Abstract

본 발명에 따른 센서리스 BLDC 모터의 제어 방법은 영구 자석형 동기 모터의 제어방법에 있어서, 모터 전류를 검출하여 그 검출된 모터 전류의 크기에 따라 상기 모터의 인덕턴스 파라메타를 가변하는 단계와; 상기 가변된 인덕턴스 파라메타에 기초하여 추정 모터 전류와 상기 검출 전류의 전류 오차를 구하는 단계와; 상기 전류 오차에 기초하여 모터의 속도를 제어하는 단계를 포함함으로써, 모터의 파라메타 가운데 인덕턴스를 초기에 측정된 상수 값으로 고정하지 않고 전류에 대하여 가변하여 모터의 자속오차를 구함으로써, 모터 전류의 증가에 따른 모터의 회전자의 위치 추정의 오차를 최소화 할 수 있다.
모터, 인덕턴스 파라메타

Description

센서리스 ＢＬＤＣ 모터의 제어 방법 및 장치{APARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING SPEED OF A SENSOLESS BLDC MOTOR}
본 발명은 센서리스 BLDC 모터의 제어 방법 및 장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 모터에 흐르는 전류의 크기에 따라 모터의 인덕턴스 파라메타를 가변하여 모터의 회전자를 추정함으로써, 모터 회전자의 추정 오차를 최소화하는 센서리스 BLDC 모터의 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
BLDC 모터는 냉장고와 공기조화기 등 가전제품 뿐만 아니라, 플로피디스크드라이버 같은 정보처리기기에 이르기까지 폭넓은 분야에서 사용되는 기기이다. BLDC모터의 그 회전속도와 회전자의 위치 등을 검출하기 위해 별도의 검지장치가 설치되어 있다. 그런데, 이 검지장치가 설치되지 않은 BLDC 모터를 센서리스 BLDC모터라고 한다.
도 1은 일반적인 센서리스 BLDC 모터의 속도 제어시스템에 대한 구성을 보인 블록도이다. 도 1에 도시한 바와같이, 입력은 속도지령치(We*)이고, 이 속도지령값(We*)은 현재의 속도추정값(We^)과 비교하여, 속도 제어기(11)를 통해 q축 전류지령값(iq*)을 만든다.
또한, 전류 제어기(12)에 의해서, q축 전류지령값(iq*)은 현재의 q축 전류값(iq)이 피드백되어 q축 전류지령값(iq*)으로 만들어지고, 또한 q축 전류지령값(iq*)으로 전류가 흐르도록 하기 위해 현재의 q축 전압(Vq)이 피드백되어 q축 전압지령값(Vq*)이 만들어지게 된다. 그리고, 공간벡터 제어부(13)에 의해서, 상기 q축 전압지령값(Vq*)은 d축 전압지령값(Vd*)과 같이 PWM신호를 만들기 위한 전압값으로 사용된다.
그리고, 현재의 속도추정값(We^)에 따라 약계자 운전을 위해 d축 전류지령값 (id*)을 계산하게 된다.
이때, 제어부(18)에 의해서, 저속의 경우는 d축전류값(Id)이 '0'이어도 q축전류를 충분히 만들 수 있으므로, d축전류를 '0'으로 유지하도록 지령값을 만들지만, 고속에서는 d축에도 전류가 흐르도록 하는 약계자 운전이 되도록 d축 전류지령값(id*)을 '-'의 값으로 발생시킨다.
그 다음, d축 전류지령값(id*)으로 제어하기 위해, d축 전압값(Vd)을 피드백하여 d축 전압지령값(Vd*)을 생성한다.
상기에서 생성한 d축 전압지령값(Vd*)과 속도제어를 위해 만든 q축 전압지령값(Vq*)을 이용해 공간상의 전압벡터를 구성하여 PWM신호를 만들게 된다.
이러한, 전압의 인가는 다시 전류의 크기를 변동시키게 되는데, 이러한 전류의 변동값과 PWM을 통해 출력된 전압값의 위치 및 역기전력추정부에 입력되어 위치와 역기전력(emf)을 추정하는데 사용된다.
또한, 속도 추정기(17)는 회전자 위치 및 emf 추정부(16)에서 계산된 위치추 정값(θ^)을 이용하여 속도제어에 사용되는 속도추정값(We^)을 생성하게 된다.
이와 같은 센스리스 알고리즘으로 회전자 BLDC 모터의 회전자 위치를 추정하는 경우에 BLDC 모터에 인가되는 전압과 BLDC 모터로 흐르는 전류, 모터 파라메타(저항, Lq, Ld, 역기전력 상수)를 이용한다. 여기서, 모터 파라메타 Lq는 모터의 q축 인덕턴스이고, Ld는 모터의 d축 인덕턴스이다. 이와 같은 센서리스 제어 방법에서 사용되는 모터 파라메타들 중, 가장 중요한 파라메타는 Ld, Lq 이다.
그러나, 상술한 종래 센서리스 제어방법은, 역기전압 추정게인과 회전자의 위치 추정게인을 고정된 상수값으로 사용함으로 인하여, 감속과 가속을 빈번하게 하는 경우에 가속/감속의 기울기의 변동에 제한을 받게되고, 이로 인하여 회전자의 위치 검출오차가 커지게 되어 모터가 불안정적으로 동작하는 문제점이 있다.
또한, 상술한 종래 센서리스 제어방법은 LCR 계측기를 이용하여 Lq, Ld값을 측정을 하여 단순히 상수 값으로 취급하였다. 그러나, 실제로 Ld, Lq는 실제 모터에 흐르는 전류의 크기에 따라 자속 포화 상태에 영향을 받아 달라지므로, 종래 기술에서는 이와 같은 전류의 변화에 따른 Ld, Lq의 변화를 반영하지 않고 센스리스 알고리즘을 이용하여 BLDC 모터를 제어하는 경우에 위치추정 오차가 커지게되고 결국 속도제어에 오차가 발생하게 된다.
본 발명의 목적은, 모터에 흐르는 전류를 검출하여 그 검출된 전류의 크기에 따라 모터 파라메타의 인덕턴스를 가변하여 모터 모델을 실제 모터에 더욱 근사화하여 모터의 전류를 추정함으로써, 모터의 검출 전류와 추정 모터 전류의 전류차를 정확하게 구하여 모터의 회전자의 위치를 정밀하게 추정하는 센서리스 BLDC 모터의 제어 방법 및 그 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 모터의 회전자의 위치 추정게인과 역 기전력 추정게인을 모터의 속도에 따라 가변되도록 함수화하여 사용함으로써, 모터의 회전자의 위치를 정밀하게 추정하는 센서리스 BLDC 모터의 제어 방법 및 그 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 센서리스 BLDC 모터의 제어 방법은, 영구 자석형 동기 모터의 제어방법에 있어서, 모터 전류를 검출하여 그 검출된 모터 전류의 크기에 따라 상기 모터의 인덕턴스 파라메타를 가변하는 단계와; 상기 가변된 인덕턴스 파라메타에 기초하여 추정 모터 전류와 상기 검출 전류의 전류 오차를 구하는 단계와; 상기 전류 오차에 기초하여 모터의 속도를 제어하는 단계를 포함한다.
상기 인덕턴스 파라메타의 q축 인덕턴스는 상기 검출된 모터 전류의 크기가 증가할 수록 감소하며, 상기 인덕턴스 파라메타의 d축 인덕턴스는 상기 검출된 모 터 전류의 크기가 증가할 수록 감소하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 모터 전류의 증가에 따른 상기 q축 인덕턴스의 감소율은 d축 인덕턴스의 감소류 보다 더 큰 것을 특징으로 한다.
상기 모터의 속도를 제어하는 단계는, 모터 속도를 검출하고, 상기 검출된 모터 속도에 따라 회전자의 위치추정게인 패턴 및 역기전력 추정게인 가운데 적어도 하나를 가변하는 추정게인 가변단계와; 상기 가변된 위치 추정게인 및 역기전력 추정게인 가운데 적어도 하나를 이용하여 회전자의 위치를 추정하는 위치 추정 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 회전자 위치 추정게인은 일정속도 이하의 영역에서 회전자의 속도가 증가함에 따라 감소하고,
상기 역기전력 추정게인은 일정속도 이하의 영역에서 회전자의 속도가 증가함에 따라 감소하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 센서리스 BLDC 모터의 제어 장치는, 영구자석형 동기 모터의 제어 장치에 있어서, 모터 전류를 검출하고, 상기 검출된 모터 전류의 크기에 따라 모터의 인덕턴스 파라메타를 가변하는 모터 파라메타 가변부와; 상기 가변된 인덕턴스 파라메타에 기초하여 상기 모터의 추정전류를 산출하는 추정전류 산출부와; 상기 추정전류에 기초하여 상기 모터의 속도를 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 모터 파라메타 가변부는, 상기 검출된 모터 전류의 크기가 증가할 수록 q축 인덕턴스 및 d축 인덕턴스 가운데 적어도 하나를 감소시키는 것을 특징으로 한 다.
상기 제어부는, 모터 속도에 따라 회전자의 위치 추정게인 및 역기전력 추정게인을 가변하는 추정게인 가변부와; 상기 위치 추정게인 및 역기전력 추정게인을 이용하여 회전자의 위치를 추정하는 위치 추정기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 추정게인 가변부는, 일정속도 이하의 영역에서 모터 속도가 증가함에 따라 상기 위치 추정게인 및 역기전력 추정게인 가운데 적어도 하나를 감소하는 패턴을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 센서리스 BLDC 모터의 제어 방법 및 그 장치는, 모터의 인덕턴스 파라메타를 모터에 흐르는 전류의 크기에 따라 가변되도로 함수화하여 사용함으로써, 회전자의 실제 위치와 추정 위치 간의 오차를 감소시켜 모터를 안정적으로 동작시키는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 센서리스 BLDC 모터의 제어 방법 및 그 장치는, 회전자의 위치 추정게인과 역 기전력 추정게인을 모터의 속도에 따라 가변되도록 함수화하여 사용함으로써, 회전자의 실제 위치와 추정 위치 간의 오차를 감소시켜 모터를 안정적으로 동작시키는 효과가 있다.
이하에서는, 모터에 흐르는 전류에 따라 모터의 인덕턴스 파라메타를 가변하고, 아울러 모터의 역기전력 추정게인과 모터의 회전자 추정게인을 가변하여 모터의 회전자의 위치를 추정함으로써, 모터의 회전자의 위치 추정 오차를 최소화 할 수 있는 센서리스 BLDC 모터의 제어 장치 및 방법의 실시예를 도 2 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 모터 전류에 따라 모터 모델의 파라메타를 가변할 수 있는 센서리스 BLDC 모터의 제어 장치를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 센서리스 BLDC 모터의 제어 장치는, BLDC 모터(100)와, 직류링크 단의 전압을 검출하고 또한 상기 모터에 흐르는 전류를 검출하는 전류/전압 검출부(140)와, 모터 모델의 인덕턴스 파라메타(Lq, Ld)를 가변하는 모터 파라메타 가변부(150)와, 상기 모터의 회전자 위치 및 모터의 속도를 추정하는 제어부(170)와, 전류의 상을 변환하는 전류 상변환기(160)와, 모터의 추정 속도(w＾)와 지령속도(w*)의 오차에 따라 모터의 지령 전류(i*q, i*d)를 생성하는 속도 제어기(110)와, 상기 지령 전류를 지령 전압(V*q, V*d)으로 변환하여 출력하는 전류 제어기(120)와, 상기 지령 전압에 따라 공간 벡터 전압을 생성하여 출력하는 PWM 제어부(130)를 포함한다.
여기서, 파라메타 가변부(150)는 상기 전류/전압 검출부에서 출력되는 모터(100)의 3상 전류의 크기에 반비례하여 상기 모터의 인덕턴스 파라메타(Lq, Ld)를 가변한다. 상기 제어부(170)상기 가변된 인덕턴스(Lq, Ld) 및 상기 검출된 모터 인가전압에 기초하여 모터의 추정 회전자 위치(θ＾) 및 추정 속도(w＾)를 추정한다. 속도 제어기(110)는 상기 추정된 모터 속도(w＾)와 지령속도(w*)의 오차를 구하여 그 오차에 따라 동기 좌표상의 모터의 지령 전류(i*q, i*d)를 생성한다.
본 실시형태는, 180°통전 방식의 센서리스 BLDC 모터의 제어에 관한 것이 다. 도 3은 본 발명에 따른 센서리스 BLDC 모터의 제어방법이 적용되는 회전자의 동기 회전 좌표계와 동기 회전 추정 좌표계를 도시한 것이다. 도 3을 참조하면, 180° 정현파 센서리스 제어알고리즘에 있어서, 회전자의 자속방향의 위치인 d축과, d축으로부터 회전방향으로 90°진행한 q축으로 이루어지는 d-q 축 실회전 좌표계와, 제어상의 가상 회전자 위치(γ)축과, γ축으로부터 회전방향으로 90°진행한 δ축으로 이루어지는 γ-δ축 사이의 축 어긋남(Δθ)을 구하고, 그 Δθ을 제로로 하도록 제어한다.
상기와 같이 모터의 검출 전류와 추정 전류가 구해지면, 회전자의 위치(θ)를 구할 수 있고, 회전자의 위치는 회전자의 각속도(ω)를 적분한 것이기 때문에, 위치 오차(Δθ)을 제로로 하는 회전자의 각속도(ω)를 구하고, 그 ω에 의거하여 모터가 제어된다.
더욱 상세하게, 본 발명이 적용되는 센서리스 BLDC 모터의 제어 알고리즘을 동기 회전 좌표계로 표시하면, 하기의 수학식1과 같다.
[수학식1]
Figure 112008086831198-pat00001
여기서,R:모터의 상저항, Wm:회전자의 속도
Ld:모터의 d축 인덕턴스 Lq:모터의 q축 인덕턴스
이때, 상기 d-q축은 회전자의 동기 회전좌표계이며, Vd,Id,Vq,Iq는 회전자의 동기 회전좌표계상에서 각각 d축과 q축의 전압과 전류의 값이고, e는 회전자가 회 전하면서 발생하는 역기전력이다.
그리고 추정하는 회전자의 위치는 실제의 동기 회전 좌표계와는 다른 위치에 있는 γ-δ축이라고 가정하고, 이때 △θ가 충분히 작다는 가정을 하면, 하기의 수학식2와 같이 표현된다.
[수학식2]
Figure 112008086831198-pat00002
여기서, Vγ, Vδ, iγ, iδ는 γ-δ축 상의 전압, 전류의 값이고, △θ는 회전자의 위치좌표계인 γ-δ축과의 각오차이다
여기서, 상기 제어부(170)가 추정하는 회전자의 위치는 실제의 동기 회전 좌표계와는 다른 위치, 즉 실제의 동기 회전 좌표계의 d-q축과는 △θ의 오차를 가지고 있는 γ-δ축이라고 가정하고, 이때 △θ가 충분히 작다는 가정을 하여, 모터의 회전자의 위치를 제어하게 된다.
상기 수학식1,2를 연산하는 경우에, 회전자의 위치 추정은 속도가 빠른 DSP를 이용하는데, 이러한 경우 n과 (n-1)스텝에서의 계산식으로 다시 정리하면 하기의 수학식3과 같다.
[수학식3]
Figure 112008086831198-pat00003
여기서, iγ(n)는 n 스텝에서 측정한 γ축의 전류이고,
iδ(n)는 n 스텝에서 측정한 δ축의 전류
iγM(n)는 (n-1)스텝의 출력으로 예측한 γ축의 전류
iδM(n)는 (n-1)스텝의 출력으로 예측한 δ축의 전류
여기서, 상기 △θ가 충분히 작다는 가정을 상기의 수학식3에 적용하여 정리하면, 하기의 수학식3에서의 검출전류와 추정한 전류(상기의 예측한 전류)의 오차 전류는 하기의 수학식4와 같이 근사화할 수 있다.
[수학식4]
Figure 112008086831198-pat00004
상기 수학식4를 다시 역기전력과 회전자의 위치를 계산하기 위한 식으로 정리하면, 하기의 수학식5와 같다.
[수학식5]
Figure 112008086831198-pat00005
상기 수학식5에서, Ke는 역기전압 추정게인이고, Kθ는 회전자 위치 추정게인인데, 이와같이 전류의 추정오차를 이용하여 회전자의 위치를 추정함으로써, 모터를 구동한다.
이와 같은 센스리스 알고리즘으로 회전자 BLDC 모터의 회전자 위치를 추정하는 경우에 BLDC 모터에 인가되는 전압과 BLDC 모터로 흐르는 전류, 모터 파라메타 (저항, Lq, Ld, 역기전력 상수)를 이용한다. 여기서, 모터 파라메타 Lq는 모터의 q축 인덕턴스이고, Ld는 모터의 d축 인덕턴스이다. 이와 같은 센서리스 제어 방법에서 사용되는 모터 파라메타들 중, 가장 중요한 파라메타는 Ld, Lq 이다.
도 4을 참조하여, 상기와 같은 인더턴스 파라메타를 상기 검출 전류에 따라 가변하는 센서리스 제어 알고리즘을 이용하여 BLDC 모터를 제어하는 제어부(170)를 더욱 상세히 설명하겠다.
상기 제어부(170)는, 상기 모터 전류에 따라 가변된 모터의 Lq를 포함한 모터의 파라메터를 이용하여 모터의 전류를 추정하는 전류 추정기(171)와, 상기 모터 전류와 상기 추정 전류의 전류 오차를 구하는 비교기(172)와, 상기 전류 오차에 기초하여 상기 모터의 회전자의 위치를 추정하는 회전자 위치 추정부(173)와, 상기 모터의 속도에 기초하여 속도 추정게인(Ke)과 회전자 위치 추정게인(Kθ)을 가변하는 추정게인 가변부(174)와, 상기 가변된 추정게인과 상기 추정된 회전자 위치에 따라 모터의 속도를 추정하는 모터 속도 추정기(175)를 포함한다.
즉, 상기 파라메타 가변부(150)는 상기 검출된 모터 전류의 크기에 따라 모터의 인덕턴스 파라메타를 가변하고, 상기 전류 추정기(171)는 상기 가변된 인덕턴스 파라메타에 기초하여 상기 모터의 추정전류를 산출하고, 최종적으로는 상기 제어부(170)가 상기 추정전류에 기초하여 상기 모터의 회전 속도를 제어한다.
더욱 상세하게, 상기 파라메타 가변부(150)는 상기 검출된 모터 전류의 크기가 증가할 수록 q축 인덕턴스 및 d축 인덕턴스 가운데 적어도 하나를 감소시키는 것을 특징으로 한다. 상기 모터 전류가 증가함에 따라, 상기 q축 인덕턴스와 d축 인덕턴스는 점차적으로 감소한다.
여기서, 상기 모터 전류가 증가함에 따라, 상기 q축 인덕턴스가 d축 인더턴스에 비해서 지배적으로 크게 감소하므로, 상기 d축 인더턴스는 상수로 가정하고, 상기 q축 인덕턴스 만을 가변하더라도 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.
또한, 상기 제어부(170)는, 상기 모터 속도에 따라 회전자의 위치 추정게인 및 역기전력 추정게인을 가변하는 추정게인 가변부(174)를 더 포함하는 것이 가능하다. 이 경우에 상기 회전자 위치 추정기(173)는 위치 추정게인 및 역기전력 추정게인을 이용하여 회전자의 위치를 추정하는 것이 가능하다.
상기 추정게인 가변부(174)는, 일정속도 이하의 영역에서 모터 속도가 증가함에 따라 상기 위치 추정게인 및 역기전력 추정게인 가운데 적어도 하나를 감소시킨다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 모터 전류에 따라 모터 모델의 파라메타를 가변할 수 있는 센서리스 BLDC 모터의 제어 방법의 제어 흐름도를 도시한 것이고, 도 6은 도 5의 추정게인 가변단계의 상세 흐름도를 도시한 것이다.
도 5와 도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 센서리스 BLDC 모터의 제어 방법은 모터 전류를 검출하고, 상기 검출된 모터 전류의 크기에 따라 상기 모터의 인덕턴스 파라메타를 가변하는 단계(S10,S20)와; 상기 가변된 인덕턴스 파라메타에 기초하여 추정 모터 전류와 상기 검출 전류를 비교하여 오차 전류를 구하는 단계와(S30,S40); 상기 오차 전류에 기초하여 모터의 속도를 제어하는 단계(S60)를 포함한다.
여기서, 상기 파라메타를 가변 단계(S20)에서는 상기 인덕턴스 파라메타의 q축 인더턴스는 상기 검출된 모터 전류의 크기가 증가할 수록 감소하고, 또한 상기 인덕턴스 파라메타의 d축 인더턴스도 상기 검출된 모터 전류의 크기가 증가할 수록 감소한다.
상기 가변된 인덕턴스 파라메타에 기초하여 모터에 흐르는 검출 전류와 모터의 파라메타에 따른 추정 전류의 전류 오차를 구한다.(S30,S40) 또한, 모터의 속도를 검출하여 모터의 회전자 위치와 역기전력을 추정하기 위하여 추정게인을 가변하여 더욱 정밀하게 모터의 회전자의 위치를 제어하는 것도 가능하다.(S50)
즉, 상기 모터의 회전자 위치와 역기전력 이득을 상수로 사용하게 되면, 실제 모터에서는 모터의 속도에 따라 상기 모터의 회전자 위치와 역기전력 이득이 변하고 있기 때문에 오차가 발생한다. 따라서, 모터의 속도를 검출하고 검출된 모터의 속도에 따라 모터의 회전자 위치의 추정게인과 역기전력 추정게인이 감소하도록 가변한다.
상기 모터의 속도를 제어하는 단계(S60)는 추정게인을 가변하는 단계(S50)를 먼저 수행하는 것이 가능하다.
상기 추정게인을 가변하는 단계(S50) 모터 속도를 검출하여 그 검출된 모터 속도에 따라 회전자의 위치 추정게인(Ke)를 가변한다.(S41,S42) 그리고 나서 역기전력 추정게인을 가변한다(S43). 상기 가변된 위치 추정게인 및 역기전력 추정게인 가운데 적어도 하나를 이용하여 회전자의 위치를 추정한다(S44).
상기 회전자 위치 추정게인은 일정속도 이하의 영역에서 회전자의 속도가 증 가함에 따라 감소하는 패턴을 가지며, 또한 상기 역기전력 추정게인도 일정속도 이하의 영역에서 회전자의 속도가 증가함에 따라 감소하는 패턴을 갖는다.
여기서, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 역기전력 추정게인의 패턴은 모터 속도의 크기를 검출하여 그 모터 속도의 크기에 따라, 역기전력 추정게인 패턴을 선택하고, 상기 선택된 역기전력 추정게인의 패턴에서, 회전자의 속도에 따라 회전자의 역기전력 추정게인값을 결정하여 회전자의 위치를 추정한다.
이때, 상기 역기전력 추정게인 패턴은, 부하가 클수록 역기전력 추정게인의 크기가 작아지도록 하는데, 이와같이 부하가 클수록 추정게인의 크기가 작아지도록 하는 이유는 부하가 클수록 같은 전류에서 모터의 회전속도 변화량은 작기 때문이다.
또한, 도 8에서 보는 바와같이, 상기 회전자 위치 추정게인은, 일정속도 이하의 영역에서, 회전자의 속도가 증가함에 따라 감소하는 패턴을 가지도록 한다.
상기에서, 모터의 속도에 따라, 역기전력 추정게인과 회전자 위치 추정게인을 결정하여 회전자의 위치를 검출하였지만, 모터의 속도에 따라 역기전력 추정게인만을 결정하여 회전자의 위치를 검출할 수도 있고, 또한 모터의 속도에 따라 회전자의 위치 추정게인만을 결정하여 회전자의 위치를 검출할 수도 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 센서리스 BLDC 모터의 제어 장치 및 방법에서 적용되는 모터 전류에 따라 가변되는 모터 모델의 파라메타의 Lq, Ld를 도시한 것이다.
상기 본 발명의 상세한 설명에서 행해진 구체적인 실시 양태 또는 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하기 위한 것으로 이러한 구체적 실시예에 한정해서 협의로 해석해서는 안되며, 본 발명의 정신과 다음에 기재된 특허 청구의 범위내에서 여러가지 변경 실시가 가능한 것이다.
도1은 일반적인 센서리스 BLDC 모터의 구동 시스템을 보인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 모터 전류에 따라 모터 모델의 파라메타를 가변할 수 있는 센서리스 BLDC 모터의 제어 장치의 블록도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 센서리스 BLDC 모터의 제어방법이 적용되는 회전자의 동기 회전 좌표계와 동기 회전 추정 좌표계를 도시한 것이다.
도 4는 도 2의 모터 파라메타 가변부와, 제어부의 상세 블록도를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 모터 전류에 따라 모터 모델의 파라메타를 가변할 수 있는 센서리스 BLDC 모터의 제어 방법의 제어 흐름도를 도시한 것이다.
도 6은 도 5의 추정게인 가변단계의 상세 흐름도를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 센서리스 BLDC 모터의 제어 장치 및 방법에서 적용되는 역기전력 추정게인 패턴을 도시한 것이다.
도 8는 본 발명의 일실시예에 센서리스 BLDC 모터의 제어 장치 및 방법에서 적용되는 회전자의 위치추정게인 패턴을 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 센서리스 BLDC 모터의 제어 장치 및 방법에서 적용되는 모터 전류에 따라 가변되는 모터 모델의 파라메타의 Lq, Ld를 도시한 것이다.

Claims (10)

  1. 영구 자석형 동기 모터의 제어방법에 있어서,
    모터 전류를 검출하고, 상기 검출된 모터 전류의 크기에 따라 상기 모터의 인덕턴스 파라메타를 가변하는 단계와;
    상기 가변된 인덕턴스 파라메타에 기초하여 추정 모터 전류와 상기 검출 전류를 비교하여 오차 전류를 구하는 단계와;
    상기 오차 전류에 기초하여 모터의 속도를 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 모터의 속도를 제어하는 단계는,
    모터 속도를 검출하고, 상기 검출된 모터 속도에 따라 회전자의 위치 추정게인 및 역기전력 추정게인 가운데 적어도 하나를 가변하는 추정게인 가변단계와,
    상기 가변된 위치 추정게인 및 역기전력 추정게인 가운데 적어도 하나를 이용하여 회전자의 위치를 추정하는 위치추정 단계를 포함하는 센서리스 BLDC 모터의 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인덕턴스 파라메타의 q축 인더턴스는 상기 검출된 모터 전류의 크기가 증가할 수록 감소하는 것을 특징으로 하는 센서리스 BLDC 모터의 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 인덕턴스 파라메타의 d축 인더턴스는 상기 검출된 모터 전류의 크기가 증가할 수록 감소하는 것을 특징으로 하는 센서리스 BLDC 모터의 제어 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전자의 위치 추정게인은, 일정속도 이하의 영역에서 모터의 속도가 증가함에 따라 감소하는 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 센서리스 BLDC 모터의 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 역기전력 추정게인은, 일정속도 이하의 영역에서 모터의 속도가 증가함에 따라 감소하는 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 센서리스 BLDC 모터의 제어 방법.
  7. 영구자석형 동기 모터의 제어 장치에 있어서,
    모터 전류를 검출하고, 상기 검출된 모터 전류의 크기에 따라 모터의 인덕턴스 파라메타를 가변하는 모터 파라메타 가변부와;
    상기 가변된 인덕턴스 파라메타에 기초하여 상기 모터의 추정전류를 산출하는 추정전류 산출부와;
    상기 추정전류에 기초하여 상기 모터의 속도를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    모터 속도에 따라 회전자의 위치 추정게인 및 역기전력 추정게인을 가변하는 추정게인 가변부와;
    상기 위치 추정게인 및 역기전력 추정게인을 이용하여 회전자의 위치를 추정하는 위치 추정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서리스 BLDC 모터의 제어 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 모터 파라메타 가변부는, 상기 검출된 모터 전류의 크기가 증가할 수록 q축 인덕턴스 및 d축 인덕턴스 가운데 적어도 하나를 감소시키는 것을 특징으로 하는 센서리스 BLDC 모터의 제어 장치.
  9. 삭제
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 추정게인 가변부는, 일정속도 이하의 영역에서 모터 속도가 증가함에 따라 상기 위치 추정게인 및 역기전력 추정게인 가운데 적어도 하나를 감소하는 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 센서리스 BLDC 모터의 제어 장치.
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