KR101677598B1 - 저소음을 위한 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 제어 장치 및 구동 제어 방법 - Google Patents

저소음을 위한 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 제어 장치 및 구동 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소음을 저감시킨 SR 모터의 구동 제어 방법에 관한 것이다. 상기 구동 제어 방법은, (a) SR 모터로부터 회전자의 위치 정보와 전류값을 입력받고, SR 모터의 속도를 제어하기 위하여 상기 입력된 정보와 상기 목표 속도를 이용하여 각 상에 대한 펄스폭 변조(PWM) 신호를 생성하는 단계; (b) SR 모터의 속도가 목표 속도에 도달한 경우, 구동중인 상이 한개 이상이면, 부하에 영향을 가장 작게 미치는 상을 검출하고, 검출된 상을 OFF 시키는 단계; (c) SR 모터의 속도가 목표 속도에 도달하지 않은 경우, OFF 상태인 상을 검색하고, 검색된 상을 ON 시키는 단계; 및 (d) ON 상태의 상의 스위칭 회로로 상기 생성된 PWM 신호를 제공하고, OFF 상태의 상의 스위칭 회로로 '0' 레벨의 PWM 신호를 제공하는 단계;를 구비하고, 상기 (a) 단계 내지 (d) 단계를 반복 실행하여 SR 모터의 속도를 제어한다.

Description

저소음을 위한 스위치드 릴럭턴스 모터의 구동 제어 장치 및 구동 제어 방법{Controller for driving a switched reluctance motor having low noise and the method thereof}
본 발명은 스위치드 릴럭턴스 모터(Switched Reluctance Motor ; 이하, 'SR Motor'이라 한다)의 구동 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 SRM에서의 소음을 감소시킬 수 있는 구동 제어 방법 및 구동 제어 장치에 관한 것이다.
SR 모터는 가변 릴럭턴스(Reluctance) 토오크로 구동되는 전동기로서 전자기적 구조가 매우 간단하다.
도 1은 종래의 일반적인 SR 모터를 도시한 구조도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로, 스위치드 릴럭턴스 모터(10)는 회전축에 설치되는 회전자(Rotor)(100) 및 회전자의 주위에 배치된 고정자(Stator)(110)를 포함하며, 고정자의 돌극에 코일(120)이 권취되어 있다. 상기 고정자의 +A극와 -A극, +B극과 -B극, +C극과 -C극에는 각각 A상 코일, B상 코일, C상 코일이 감겨진 구조로 되어 있다. 상기 코일(120)을 통전시킬 때 자화되는 고정자의 돌극과 상기 회전자간에 작용하는 자기 흡인력에 의하여 토크(Torque)가 발생되며, 이처럼 각 A, B, C상(Phase)의 코일을 순차적으로 통전시켜 줌으로써 회전자를 회전시킨다.
그리고 첨부된 도면에서는 6/4(고정자/회전자)극 3상의 구조를 갖는 SR모터가 도시되어 있으나 이러한 SR모터는 다극 다상의 구조로 제작되기도 한다.
SR 모터는 기존의 직류 전동기의 브러쉬를 제거하고, 고정자와 회전자를 모두 돌극형의 구조로 구성하고, 고정자의 돌극에만 코일이 감겨져 있고 회전자에는 어떠한 형태의 코일이나 영구 자석도 존재하지 않기 때문에, 전체적으로 간단하고 견고한 구조로 이루어진다.
도 2는 일반적인 SR 모터에 있어서, 한 상을 구동하기 위한 컨버터 회로를 도시한 회로도이다. 도 2를 참조하면, SR 모터에서의 한 상을 구동하기 위한 컨버터 회로는, 직류 전압을 제공하기 위한 평활 콘덴서(C), 상 코일에 전압을 인가하기 위한 스위칭 소자(Q1~Q6), 상기 상의 코일에 전압을 인가 후 상기 스위칭 소자(Q1~Q6)가 '오프'시에 생성되는 역기전압을 환류시키기 위한 다이오드(D1~D6)를 포함하여 구성된다.
상기와 같이 SR 모터의 A상에 전원을 인가하기 위하여 스위칭 소자(Q1, Q2)의 게이트단에 동작신호를 주어 스위칭 소자(Q1, Q2)를 동작시키면 고정자의 A상 코일에 전류가 흘러 상기 고정자의 +A극과 -A극이 자화되고, 가까운 위치의 회전자를 자화된 A상 극에서 끌어 당기는 힘을 발생시켜 회전자를 회전시키게 된다.
상기와 마찬가지로, B상 코일, C상 코일에 인가되는 전류 또한 상기 A상과 동일한 동작에 의해 인가되어 A상-B상-C상의 순으로 고정자가 자화되고, 그 힘으로 회전자가 회전하게 되어 SR 모터는 회전을 계속하게 되는 것이다.
한편, SR 모터에 대한 속도제어는 고정자의 각 상 코일에 입력되는 에너지의 양을 가감함에 의해 수행되는 데, 종래에는 이 에너지의 양을 가감하기 위한 방편의 일환으로 펄스폭변조신호의 듀티(duty) 또는 펄스폭(pulse-width)을 가변시킴에 의해 고정자의 각 상 코일에 흐르는 전류를 제어하는 펄스폭변조신호에 의한 전류제어법이 통용되었다.
전술한 SR 모터는 전자기적 구조가 간단하여 제작 비용도 저렴하며, 높은 효율 특성을 가지며, 토오트/관성비가 우수하고, 넓은 범위의 가변속 운전 등의 장점을 가지고 있기 때문에, 산업기기, 자동차, 가전기기 등의 응용 분야가 매우 넓어지고 있다.
하지만, SR 모터는 소음으로 인하여 적용 분야가 다소 제한적으로 응용되고 있는 실정이다. SR 모터에 있어서, 소음의 원인은 일반적으로 전자기적인 원인, 기계적인 원인, 기체역학적인 원인으로 분류되고 있다. 전자기적 원인은 SR 모터의 회전력 발생과정에서 회전자극과 고정자극의 사이에 방사 방향의 전자적인 인력이 작용하여 여자(magnetizing) 전류와 회전자극과 고정자극의 공극길이, 인덕턴스에 의하여 발생한다.
또한, SR 모터에서 커뮤테이션(Commutation)시 발생하는 토크로 인하여 고정자를 진동시키면서 소음이 발생한다. 그외, 철심에서 자계가 형성되고 회전자와 고정자의 성층된 철심은 자기변형력을 가지게 되고, 그 결과 성층철심을 진동시키게 되어 진동과 소음을 발생시키게 된다.
한편, SR 모터의 진동과 소음의 주원인은 방사방향으로 작용하는 전자기력에 의한 고정자의 진동에 의한 것임이 밝혀졌으며, 또한 소음은 회전력을 발생시키는 가진 주파수가 전동기의 공진 모드와 일치할 때 증가됨이 확인되었다.
전술한 SR 모터에서의 소음을 저감시키기 위한 방법이 오랫동안 연구되어 왔으며, 그 중 하나의 방법으로 SR 모터의 권선 방식이나 여자 방식을 조정함으로써 소음 및 진동을 감소시키는 방법이다. 권선 방식에 의한 소음 저감법으로는 전형적인 단절권 방식을 전절권 방식으로 바꿈으로써 상호 작용 토크를 이용하는 연속적인 여자 방식에 의하여 소음을 감소시키는 방법이 제시되기도 하였으나, 전절권선에서 발생하는 효율의 감소가 큰것이 단점으로 지적되었다.
SR 모터의 여자 방식은 각 상이 독립적으로 전여자되며, 여자가 순차적으로 진행되는 방식이므로 기자력의 변화가 급격하여 연속적으로 여자하는 일반적인 교류 전동기와 달리 소음 및 진동을 크게 유발하게 된다. 기자력의 급격한 변화는 기자력의 인가와 소호시에 일어난다. 소호시의 기자력의 변화는 두 자극이 중첩되어 최대 인덕턴스가 되는 위치에서 행해지므로 자속 변화율은 크게 나타나게 되고, 이것이 철심 및 프레임에 큰 가진력(Vibration force)이 되고 있다. 즉, 방사 방향의 급격한 전자력의 변화가 발생하여 진동과 소음이 발생하게 된다.
이러한 다양하면서도 많은 연구에도 불구하고 SR 모터에서의 소음은 여전히 해결되어야 할 문제로 논의되고 있는 실정이다.
한국등록특허 제 10-0242011호 한국등록특허 제 10-0210083호
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, SR 모터의 부하 전류를 모니터링하여 목표 속도가 도달하면, SR 모터의 구동 상들중에서 전류 변화가 가장 작은 상들을 OFF 시켜 최소 개수의 상으로 모터를 구동시킴으로써, 모터의 스위칭 소음을 저감시킬 수 있는 SR모터의 구동 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전술한 SR 모터의 구동 제어 방법을 구현한 구동 제어 장치를 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징은 적어도 둘 이상의 상들로 구성되는 SR 모터를 사전 설정된 목표 속도로 구동시키기 위한 SR 모터의 구동 제어 방법에 관한 것으로서, 상기 구동 제어 방법은, (a) SR 모터로부터 회전자의 위치 정보와 전류값을 입력받고, SR 모터의 속도를 제어하기 위하여 상기 입력된 정보와 상기 목표 속도를 이용하여 각 상에 대한 펄스폭 변조(PWM) 신호를 생성하는 단계; (b) SR 모터의 속도가 목표 속도에 도달한 경우, 구동중인 상이 한개 이상이면, 부하에 영향을 가장 작게 미치는 상을 검출하고, 검출된 상을 OFF 시키는 단계; (c) SR 모터의 속도가 목표 속도에 도달하지 않은 경우, OFF 상태인 상을 검색하고, 검색된 상을 ON 시키는 단계; 및 (d) ON 상태의 상의 스위칭 회로로 상기 생성된 PWM 신호를 제공하고, OFF 상태의 상의 스위칭 회로로 '0' 레벨의 PWM 신호를 제공하는 단계;를 구비하고, 상기 (a) 단계 내지 (d) 단계를 반복 실행하여 SR 모터의 속도를 제어한다.
전술한 제1 특징에 따른 SR 모터의 구동 제어 방법에 있어서, 상기 (a) 단계는, SR 모터로부터 회전자의 위치 정보와 전류값을 입력받고, 회전자의 위치 정보를 이용하여 SR 모터의 구동 속도를 검출하고, 상기 구동 속도와 상기 목표 속도의 차에 비례한 크기가 되도록 비례제어하여 목표 전류값을 계산하고, 상기 목표 전류값과 상기 입력된 전류값의 차에 비례한 크기가 되도록 비례제어하여 각 상에 대한 PWM 신호들을 생성하는 것이 바람직하다.
전술한 제1 특징에 따른 SR 모터의 구동 제어 방법에 있어서, 상기 (b) 단계에서의 부하에 영향을 가장 작게 미치는 상은 전류의 변화가 가장 작은 상인 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 특징은 적어도 둘 이상의 상(phase)들로 구성된 SR 모터의 구동 제어 장치에 관한 것으로서, 상기 구동 제어 장치는, SR 모터의 목표 속도를 입력받는 목표 속도 입력부; SR 모터로부터 회전자의 위치정보 및 전류값을 입력받는 정보 입력부; 상기 정보 입력부를 통해 입력된 회전자의 위치정보를 이용하여 구동 속도를 계산하고, 상기 목표 속도와 상기 구동 속도의 차에 비례한 크기가 되도록 비례제어하여 목표 전류값을 출력하는 제1 비례제어부; 상기 제1 비례제어부의 목표 전류값과 상기 입력된 전류값의 차에 비례한 크기가 되도록 비례제어하여 각 상에 대한 PWM 신호들을 생성하여 출력하는 제2 비례제어부; 상기 구동 속도가 목표 속도에 도달하였는지 여부에 따라 SR 모터의 각 상을ON 또는 OFF 할지 여부를 결정하고, 결정 결과에 따라 각 상으로 PWM 신호를 제공하는 PWM 스위칭 제어부;를 구비하여, SR 모터의 속도를 제어한다.
전술한 제2 특징에 따른 SR 모터의 구동 제어 장치에 있어서, 상기 PWM 스위칭 제어부는, SR 모터의 속도가 목표 속도에 도달하였는지 여부를 판단하고, SR 모터의 속도가 목표 속도에 도달한 경우, 구동중인 상이 한개 이상이면, 부하에 영향을 가장 작게 미치는 상을 검출하고, 검출된 상을 OFF 시키고, SR 모터의 속도가 목표 속도에 도달하지 않은 경우, OFF 상태인 상을 검색하고, 검색된 상을 ON 시키고, ON 상태의 상의 스위칭 회로로 상기 생성된 PWM 신호를 제공하고, OFF 상태의 상의 스위칭 회로로 '0' 레벨의 PWM 신호를 제공하는 것이 바람직하다.
전술한 제2 특징에 따른 SR 모터의 구동 제어 장치에 있어서, 상기 부하에 영향을 가장 작게 미치는 상은 전류 변화가 가장 작은 상으로 결정하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 SR 모터의 구동 제어 방법은 SR 모터에서의 부하 전류의 변동을 감지하고, 전류 변동에 따라 SR 모터의 PWM 듀티(duty)와 구동 상을 ON/OFF 제어하여 저속 및 고속에서 일정한 토크를 유지하고 신속한 응답과 속도와 토크를 더욱 정밀하게 제어할 수 있게 된다. 또한, 부하 변동에 따라 상을 제어함으로써 스위칭 소음을 저감시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 구동 제어 방법은 항상 일정한 토크를 유지하면서 리플을 감소시킬 수 있으며, SR 모터의 속도 및 토크를 더 정밀하게 제어할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 일반적인 SR 모터를 도시한 구조도이다.
도 2는 일반적인 SR 모터에 있어서, 한 상을 구동하기 위한 컨버터 회로를 도시한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SR 모터의 구동 제어 장치(30), SR 모터(10) 및 SR 모터의 컨버터 회로부(20)를 전체적으로 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 SR 모터의 한 상에 연결된 컨버터 회로부를 도시한 회로도이다.
도 5는 본 발명에 따른 SR 모터의 구동 제어 장치(30)를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명에 따른 SR 모터의 구동 제어 장치의 PWM 스위칭 제어부(340)의 동작을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
본 발명은 SR 모터의 부하의 전류를 감지하여 SR 모터의 부하 변동에 따라 구동되는 SR 모터의 상의 개수를 조절함으로써, SR 모터의 소음을 감소시킬 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SR 모터의 구동 제어 장치 및 구동 제어 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SR 모터의 구동 제어 장치(30), SR 모터(10) 및 SR 모터의 컨버터 회로부(20)를 전체적으로 도시한 구성도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SR 모터의 구동 제어 장치는 SR 모터로부터 각 상에 대한 전류값과 회전자의 위치정보가 입력되며, SR 모터로부터 입력된 정보들과 사전 설정된 목표 속도값을 이용하여, 각 상의 스위칭 소자들을 구동하기 위한 PWM(펄스폭 변조)신호들을 생성하여 해당 상의 컨버터 회로부의 스위칭 소자들로 제공한다. 특히, 본 발명에 따른 SR 모터의 구동 제어 장치는 SR 모터의 구동 속도가 목표 속도에 도달하였는지 여부에 따라 각 상의 온/오프 여부를 결정하고, ON 상태의 상으로 PWM 신호를 제공하고 OFF 상태의 상으로 '0' level의 PWM 신호를 제공함으로써, SR 모터의 스위칭을 최소화시켜 소음 발생을 저감시키는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 SR 모터는 회전자의 위치를 검출하기 위한 회전자 위치 센서를 구비하고, 회전자 위치 센서는 회전자의 위치각(θ)을 검출하여 제공한다.
또한, SR 모터의 각 상에 연결된 컨버터 회로부는 전류 검출부를 구비하고, 전류 검출부는 각 상에 흐르는 전류를 감지하여 구동 제어 장치로 제공한다. 도 4는 본 발명에 따른 SR 모터의 한 상에 연결된 컨버터 회로부를 도시한 회로도이다. 상기 전류 검출부는 각 위상별로 구성되며, 양극성의 전류를 검출하여 PWM 제어를 하게 된다. 전류를 검출하는 구간은 인덕턴스가 감소하는 구간에 current loop 제어를 위한 전류 검출을 하게 되며, 인덕턴스가 감소하는 구간은 고정자의 각 상의 인덕턴스의 이상 유무를 확인하기 위한 전류 검출을 위한 용도로도 사용된다.
도 4를 참조하면, 컨버터 회로부는 각 스위칭 소자(Q1, Q2)를 구동시키기 위한 게이트 신호들, 즉 PWM_HI 및 PWM_LO 신호가 입력되며, 저항으로 구성된 전류 검출부를 구비한다.
도 5는 본 발명에 따른 SR 모터의 구동 제어 장치(30)를 개략적으로 도시한 블록도이다. 본 발명에 따른 SR 모터의 구동 제어 장치는 마이크로프로세서로 구성될 수 있다. 이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SR 모터의 구동 제어 장치 및 그 구동 제어 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 구동 제어 장치(30)는 SR 모터의 목표 속도를 입력받아 저장하는 목표 속도 입력부(300), 회전자의 위치 정보와 각 상의 전류값을 입력받는 정보 입력부(310), SR 모터의 속도를 제어하는 제1 비례제어부(320), SR 모터의 토크를 제어하여 각 상에 대한 PWM 신호를 생성하는 제2 비례제어부(330), PWM 스위칭 제어부(340)을 구비한다.
상기 목표 속도 입력부(300)는 사전 설정된 SR 모터의 목표 속도(
Figure 112014120412346-pat00001
)를 제공받아 내부 메모리에 저장한다.
상기 정보 입력부(310)는 SR 모터로부터 회전자의 위치각(θ) 정보를 입력받고 회전자의 구동 속도로 변환하여 제1 비례제어부로 제공하고, 컨버터 회로부로부터 각 상의 전류값들을 입력받아 디지탈 신호로 변환시킨 후 제2 비례제어부로 제공한다.
상기 제1 비례제어부(320)는, 회전자의 구동 속도와 상기 목표 속도가 입력되고, 상기 구동 속도와 목표 속도의 차를 구하고, 상기 목표 속도와 구동 속도의 차에 비례한 크기가 되도록 비례제어하여 목표 속도에 대응하는 목표 전류값(
Figure 112014120412346-pat00002
)을 생성하여 상기 제2 비례제어부로 제공한다.
상기 제2 비례제어부(330)는, 목표 전류값과 상기 전류값을 입력받고, 목표 전류값과 전류값의 차에 비례한 크기가 되도록 비례제어하여 각 상에 대한 PWM 신호들을 생성하여 PWM 스위칭 제어부로 제공한다.
상기 PWM 스위칭 제어부(340)는, 각 상에 대한 PWM 신호가 입력되고, 상기 구동 속도가 목표 속도에 도달하였는지 여부에 따라 SR 모터의 각 상을 ON 또는 OFF 할지 여부를 결정하고, 결정 결과에 따라 각 상의 컨버터 회로부의 스위칭회로로 PWM 신호를 제공하게 된다.
이하, 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 SR 모터의 구동 제어 장치의 PWM 스위칭 제어부(340)의 동작을 구체적으로 설명한다. 도 6은 본 발명에 따른 SR 모터의 구동 제어 장치의 PWM 스위칭 제어부(340)의 동작을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 상기 PWM 스위칭 제어부는, 먼저 제2 비례제어부로부터 각 상에 대한 PWM 신호가 입력되고(단계 600), SR 모터의 속도가 목표 속도에 도달하였는지 여부를 판단하고(단계 610), SR 모터의 속도가 목표 속도에 도달한 경우, 구동중인 상이 한개 이상이면, 부하에 영향을 가장 작게 미치는 상을 검출하고, 검출된 상을 OFF 시키고(단계 610, 단계 620, 단계 630), SR 모터의 속도가 목표 속도에 도달하지 않은 경우, OFF 상태인 상을 검색하고, 검색된 상을 ON 시키고(단계 640, 단계 650), ON 상태의 상의 스위칭 회로로 상기 제2 비례제어부로부터 입력된 PWM 신호를 제공하고, OFF 상태의 상의 스위칭 회로로는 '0' 레벨의 PWM 신호를 제공한다(단계 660).
상기 부하에 영향을 가장 작게 미치는 상은 전류 변화가 가장 작은 상으로 결정하는 것이 바람직하다.
전술할 구성을 갖는 SR 모터의 구동 제어 장치를 이용한 구동 제어 방법을 구체적으로 설명한다. 본 발명에 따른 SR 모터의 구동 제어 방법은 적어도 둘 이상의 상들로 구성되는 상기 SR 모터를 사전 설정된 목표 속도로 구동시키되 소음을 저감시키는 것을 특징으로 한다.
상기 SR 모터의 구동 제어 방법은, (a) SR 모터로부터 회전자의 위치 정보와 전류값을 입력받고, SR 모터의 속도를 제어하기 위하여 상기 입력된 정보와 상기 목표 속도를 이용하여 각 상에 대한 펄스폭 변조(PWM) 신호를 생성하는 단계; (b) SR 모터의 속도가 목표 속도에 도달한 경우, 구동중인 상이 한개 이상이면, 부하에 영향을 가장 작게 미치는 상을 검출하고, 검출된 상을 OFF 시키는 단계; (c) SR 모터의 속도가 목표 속도에 도달하지 않은 경우, OFF 상태인 상을 검색하고, 검색된 상을 ON 시키는 단계; 및 (d) ON 상태의 상의 스위칭 회로로 상기 생성된 PWM 신호를 제공하고, OFF 상태의 상의 스위칭 회로로 '0' 레벨의 PWM 신호를 제공하는 단계;를 구비한다. 상기 (a) 단계는, SR 모터로부터 회전자의 위치 정보와 전류값을 입력받고, 회전자의 위치 정보를 이용하여 SR 모터의 구동 속도를 검출하고, 상기 구동 속도와 상기 목표 속도의 차에 비례한 크기가 되도록 비례제어하여 목표 속도에 대응하는 목표 전류값을 계산하고, 상기 목표 전류값과 상기 입력된 전류값의 차에 비례한 크기가 되도록 비례제어하여 각 상에 대한 PWM 신호들을 생성한다. 또한, 상기 (b) 단계에서의 부하에 영향을 가장 작게 미치는 상은 전류의 변화가 가장 작은 상인 것이 바람직하다.
상기 구동 제어 방법은 상기 (a) 단계 내지 (d) 단계를 반복 실행하여 SR 모터의 속도를 제어하게 된다. 이와 같이, 본 발명에 따른 SR 모터의 구동 제어 방법은 모터의 부하 전류를 모니터링하여 목표 속도가 도달되면, 모터의 상들중 부하가 가장 작은 상을 OFF 시킴으로써 모터의 스위칭 소음을 저감시키게 된다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따른 구동 제어 장치 및 제어 방법은 SR 모터를 사용하는 산업 전반에 널리 사용될 수 있다.
30 : SR 모터의 구동 제어 장치
10 : SR 모터
20 : SR 모터의 컨버터 회로부
300 : 목표 속도 입력부
310 : 정보 입력부
320 : 제1 비례제어부
330 : 제2 비례제어부
340 : PWM 스위칭 제어부

Claims (6)

  1. 적어도 둘 이상의 상들로 구성되는 SR 모터를 사전 설정된 목표 속도로 구동시키기 위한 SR 모터의 구동 제어 방법에 있어서,
    (a) SR 모터로부터 회전자의 위치 정보와 전류값을 입력받고, SR 모터의 속도를 제어하기 위하여 상기 입력된 정보와 상기 목표 속도를 이용하여 각 상에 대한 펄스폭 변조(PWM) 신호를 생성하는 단계;
    (b) SR 모터의 속도가 목표 속도에 도달한 경우, 구동중인 상이 한개 이상이면, 부하에 영향을 가장 작게 미치는 상을 검출하고, 검출된 상을 OFF 시키는 단계;
    (c) SR 모터의 속도가 목표 속도에 도달하지 않은 경우, OFF 상태인 상을 검색하고, 검색된 상을 ON 시키는 단계; 및
    (d) ON 상태의 상의 스위칭 회로로 상기 생성된 PWM 신호를 제공하고, OFF 상태의 상의 스위칭 회로로 '0' 레벨의 PWM 신호를 제공하는 단계;
    를 구비하고, 상기 (b) 단계에서의 부하에 영향을 가장 작게 미치는 상은 전류의 변화가 가장 작은 상인 것을 특징으로 하며,
    상기 (a) 단계 내지 (d) 단계를 반복 실행하여 SR 모터의 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 SR 모터의 구동 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계는,
    SR 모터로부터 회전자의 위치 정보와 전류값을 입력받고,
    회전자의 위치 정보를 이용하여 SR 모터의 구동 속도를 검출하고,
    상기 구동 속도와 상기 목표 속도의 차에 비례한 크기가 되도록 비례제어하여 목표 전류값을 계산하고,
    상기 목표 전류값과 상기 입력된 전류값의 차에 비례한 크기가 되도록 비례제어하여 각 상에 대한 PWM 신호들을 생성하는 것을 특징으로 하는 SR 모터의 구동 제어 방법.
  3. 삭제
  4. 적어도 둘 이상의 상(phase)들로 구성된 SR 모터의 구동 제어 장치에 있어서,
    SR 모터의 목표 속도를 입력받는 목표 속도 입력부;
    SR 모터로부터 회전자의 위치정보 및 전류값을 입력받고, 상기 회전자의 위치정보를 이용하여 구동 속도를 계산하여 출력하는 정보 입력부;
    구동속도와 목표 속도가 입력되고, 상기 목표 속도와 상기 구동 속도의 차에 비례한 크기가 되도록 비례제어하여 목표 전류값을 출력하는 제1 비례제어부;
    목표 전류값과 전류값이 입력되고, 상기 제1 비례제어부의 목표 전류값과 상기 입력된 전류값의 차에 비례한 크기가 되도록 비례제어하여 각 상에 대한 PWM 신호들을 생성하여 출력하는 제2 비례제어부;
    상기 구동 속도가 목표 속도에 도달하였는지 여부에 따라 SR 모터의 각 상을ON 또는 OFF 할지 여부를 결정하고, 결정 결과에 따라 각 상으로 PWM 신호를 제공하는 PWM 스위칭 제어부;
    를 구비하여 SR 모터의 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 SR 모터의 구동 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 PWM 스위칭 제어부는,
    SR 모터의 속도가 목표 속도에 도달하였는지 여부를 판단하고,
    SR 모터의 속도가 목표 속도에 도달한 경우, 구동중인 상이 한개 이상이면, 부하에 영향을 가장 작게 미치는 상을 검출하고, 검출된 상을 OFF 시키고,
    SR 모터의 속도가 목표 속도에 도달하지 않은 경우, OFF 상태인 상을 검색하고, 검색된 상을 ON 시키고,
    ON 상태의 상의 스위칭 회로로 상기 생성된 PWM 신호를 제공하고, OFF 상태의 상의 스위칭 회로로 '0' 레벨의 PWM 신호를 제공하는 것을 특징으로 하며,
    상기 부하에 영향을 가장 작게 미치는 상은 전류 변화가 가장 작은 상으로 결정하는 것을 특징으로 하는 SR 모터의 구동 제어 장치.
  6. 삭제
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