KR101709195B1 - 모터 구동 시스템의 ｐｗｍ 신호 위상 제어 장치 - Google Patents

모터 구동 시스템의 ｐｗｍ 신호 위상 제어 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101709195B1
KR101709195B1 KR1020110050877A KR20110050877A KR101709195B1 KR 101709195 B1 KR101709195 B1 KR 101709195B1 KR 1020110050877 A KR1020110050877 A KR 1020110050877A KR 20110050877 A KR20110050877 A KR 20110050877A KR 101709195 B1 KR101709195 B1 KR 101709195B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rotational speed
value
motor
rotation speed
control
Prior art date
Application number
KR1020110050877A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120132194A (ko
Inventor
조성훈
Original Assignee
콘티넨탈 오토모티브 시스템 주식회사
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 콘티넨탈 오토모티브 시스템 주식회사 filed Critical 콘티넨탈 오토모티브 시스템 주식회사
Priority to KR1020110050877A priority Critical patent/KR101709195B1/ko
Publication of KR20120132194A publication Critical patent/KR20120132194A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101709195B1 publication Critical patent/KR101709195B1/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
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • 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
    • H02P6/04—Arrangements for controlling or regulating the speed or torque of more than one motor
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

본 발명은 모터 구동 시스템의 위상 제어 장치가 개시되어 있다, 이러한 본 발명은, 속도 센서로부터 공급되는 모터 회전 속도 측정치와 홀 센서로부터 공급되는 로터 위치 정보를 토대로 생성된 모터 회전 속도 목표치에 대한 오차값을 토대로 PID 피드백 제어를 실행하여 회전 속도 변화량을 산출하고 산출된 회전 속도 변화량이 기 정의된 기준치 이상이 아닌 경우 산출된 회전 속도 변화량과 상기 회전 속도 변화량에 대응되는 보정치를 토대로 보정된 회전 속도로 모터를 구동하기 위해 PWM 신호의 위상 제어를 실행함에 따라 시간 주기와 무관하게 회전 속도 변화량으로 PWM 신호의 위상 제어를 실행하여 모터 구동 장치의 제어 모듈에 대한 부하를 최소로 줄일 수 있고 모터 구동 장치에 대한 구동 성능을 더욱 향상할 수 있는 효과를 얻는다.

Description

모터 구동 시스템의 ＰＷＭ 신호 위상 제어 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING PHASE OF PWM SIGNAL OF MOTOR DRIVING APPARATUS}
본 발명은 모터 구동 시스템의 구동 성능을 향상시키고 한 것으로서, 보다 상세하게는 현재 모터의 회전 속도와 목표 회전 속도 차에 대한 PID 피드백 제어를 실행하여 얻어진 결과값으로 PWM 신호의 위상을 제어할 수 있도록 한 모터 구동 시스템의 PWM 위상 제어 장치에 관한 것이다.
일반적인 모터 구동 시스템은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 홀센서(16)가 장착된 스테이터(12)와, 이 스테이터(12)를 회전하게 되는 로터(14)로 구성되며, 홀센서(16)는 로터(14)의 회전 시 위치 신호를 검출한다.
여기서, 상기 홀센서 도체나 반도체에 전류를 흘리고, 여기에 수직방향의 자계를 주면 전류와 자계의 수직방향에 전위차가 생기는 현상(홀효과)을 이용하여 입력단자간에 전류를 흘리고 전류에 직각방향으로 센서면에 자계를 가하면 전류와 자계 모두에 직각인 방향으로 자계와 제어전류의 곱에 비례하는 홀 전압이 발생되는 원리를 이용한 것이다.
그리고, 상기 인버터(40)는 외부로부터 공급되는 DC전원을 임의의 가변 주파수를 가진 펄스 형태의 3상 교류전원(U,V, W)으로 바꾸어 모터(10)에 공급하는 것으로, 6개의 스위칭소자(Q1~Q6)와 다이오드로 구성된 통상의 스위칭회로이다.
한편, 상기 제어부(50)는 상기 홀 센서(16)를 통해 검출된 모터(10)의 로터위치정보를 입력받아 인버터(40)에 공급되는 PWM신호의 패턴을 제어하는 마이컴으로서, 로터(14)의 회전 시 홀센서(16)에서 검출된 위치신호(S1,S2,S3)를 받아서 스테이터(12) 코일의 전원을 스위칭하기 위한 스위칭소자(IPM; Q1~Q6)에 PWM신호를 발생시킨다. 상기 PWM 신호는 180도 위상 주기를 가지는 구형파 방식으로 생성된다.
따라서, 인버터(40)는 제어부(50)에서 공급되는 PWM신호의 패턴에 따라 스테이터(12)와 로터(14) 사이에 회전토크가 발생하도록 스위칭소자(Q1~Q6)를 스위칭함으로서 스테이터(12)에 회전 자계가 발생하고, 로터(14)에 자계가 형성된다. 이러한 상기 로터(14)의 자계는 스테이터(12)에서 발생하는 회전자계를 따라 회전하려고 하는 힘이 작용하여 로터(14)가 회전하면서 회전 구동력을 발생시키게 되는 것이다.
즉, 상기 모터(10)는 스테이터에 감겨진 복수의 코일에 전류가 인가되면 각 코일의 극성이 순차적으로 변하면서 회전자계가 발생하고, 로터(14)에 자계가 형성된다. 로터의 자계는 스테이터에서 발생하는 회전자계를 따라 회전하려고 하는 힘이 작용하여 로터가 회전하면서 회전 구동력을 발생시키게 되는 것이다.
이러한 모터 구동 시스템에서, 현재 모터의 회전속도와 목표 회전 속도와의 변화량을 토대로 PWM 신호의 위상이 보정된다. 즉, 급격한 모터 속도 변화에 대한 PWM 신호의 피크 전류 변화를 방지하기 위해, 시간 대비 현재 회전 속도와 목표 회전 속도와의 변화량이 기 정의된 기준치 이상인 경우 위상 보정을 실행하지 아니한다. 그러나, 시간 대비 현재 회전 속도와 목표 회전 속도와의 변화량이 기 정의된 기준치 이상이 아닌 경우 현재 모터 회전 속도와 목표 회전 속도의 차와 시간 주기에 대한 미분값으로 PWM 신호의 위상 제어가 실행된다.
이때 상기 시간 주기가 작으면 작을수록 PWM 신호에 대한 위상 보정은 빈번하게 실행되어 모터의 부하가 커지는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 속도 센서로부터 공급되는 모터 회전 속도 측정치와 홀 센서로부터 공급되는 로터 위치 정보를 토대로 생성된 모터 회전 속도 목표치에 대한 오차값을 토대로 PID 피드백 제어를 실행하여 회전 속도 변화량을 산출하고 산출된 회전 속도 변화량이 기 정의된 기준치 이상이 아닌 경우 산출된 회전 속도 변화량과 상기 회전 속도 변화량에 대응되는 보정치를 토대로 보정된 회전 속도로 모터를 구동하기 위해 PWM 신호의 위상 제어를 실행함에 따라 시간 주기와 무관하게 회전 속도 변화량으로 PWM 신호의 위상 제어를 실행하여 모터 구동 장치의 제어 모듈에 대한 부하를 최소로 줄일 수 있고 모터 구동 장치에 대한 구동 성능을 더욱 향상할 수 있는 모터 구동 시스템의 PWM 위상 제어 장치를 제공하고자 함에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 과제에 따라,
로터 및 스테이터로 구비되는 모터와,
홀 센서로부터 공급되는 모터의 로터 위치 정보를 제공받아 스위칭 소자로 구비되는 인버터에 공급하기 위한 PWM 신호를 생성하여 전송하는 제어부를 포함하되,
상기 장치는,
상기 모터의 소정 위치에 설치되어 모터의 회전 속도를 감지하는 속도 감지 센서로부터 공급되는 모터의 회전 속도 측정치와 상기 홀 센서를 통해 수신된 로터의 위치 정보를 토대로 생성된 회전 속도 목표치를 토대로 PID 피드백 제어를 실행하여 회전 속도 변화량을 생성하고 생성된 회전 속도 변화량이 기 정의된 기준치 이상이 아닌 경우 상기 회전 속도 변화량으로부터 도출된 보정치로 회전 속도 변화량을 보정한 후 보정된 회전 속도 변화량을 회전 속도를 설정하며 설정된 회전 속도를 토대로 상기 회전 속도로 모터를 구동하기 위한 PWM 신호의 위상을 제어하는 PID 피드백 제어 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 PID 피드백 제어 회로는,
상기 모터의 소정 위치에 설치되어 모터의 회전 속도를 감지하는 속도 감지 센서로부터 공급되는 모터의 회전 속도 측정치와 상기 홀 센서를 통해 수신된 로터의 위치 정보를 토대로 생성된 회전 속도 목표치를 토대로 PID 피드백 제어를 실행하는 PID 피드백 실행 모듈과,
상기 PID 피드백 제어를 통해 생성된 회전 속도 측정치와 회전 속도 목표치의 회전 속도 변화량을 기 정의된 기준치와 비교하는 비교 모듈과,
상기 회전 속도 변화량이 기준치 이상이 아닌 경우 상기 회전 속도 변화량으로부터 도출된 보정치로 상기 회전 속도 변화량을 보정하고 보정된 회전 속도 변화량으로부터 도출된 회전 속도로 구동하기 위한 PWM 신호의 위상을 제어하는 PWM 위상 제어 모듈로 구비되는 것이 바람직하다 할 것이다.
그리고, 상기 PID 피드백 제어 모듈은,
상기 모터의 회전 속도 측정치와 회전 속도 목표치 간의 차인 오차값을 연산하는 오차값 연산부와,
상기 오차값 연산부의 오차값에 대한 각각의 제곱값 및 세제곱값에 비례 상수 이득을 곱해서 P(비례) 제어 신호를 발생하는 P 제어 신호 발생부와,
각각과 오차값을 각각 적분하고 미분한 후 기 설정된 비례 계수의 곱으로부터 ID(적분-미분) 제어 신호를 발생하는 ID제어 신호 발생부와,
상기 P 제어 신호와 ID 제어 신호를 가산하여 회전속도 변화량을 연산하는 합산부로 구비되는 것이 바람직하다 할 것이다.
여기서, 상기 P 제어 신호는 P 제어 신호= Ko dN + K1 dN2 + K2 dN3 를 만족하고, 여기서, 상기 Ko-K2는 비례 상수 이득 dN은 오차값이다.
그리고, 상기 ID 제어 신호는 ID 제어 신호 = KID*(dN(k)+dN(k-1)+(dN(k-2)) 를 만족하고, 여기서, KID는 비례 적분 및 비례 미분 제어값이고, dN(k), dN(k-1), 및 dN(k-2)는 주기적으로 소정 수의 오차값들이다.
그리고, 상기 비교 모듈은,
수신된 회전 속도 변화량과 기 정의된 기준치를 토대로 PWM 신호의 위상 제어 여부를 단속하도록 구비되는 것이 바람직하다 할 것이다.
즉, 상기 비교 모듈은,
상기 PID 피드백 제어 모듈의 회전 속도 변화량이 상기 기준치 이상인 경우 PWM 신호에 대한 위상 보정이 중지되는 것이 바람직하다 할 것이다.
상기 비교 모듈은,
상기 PID 피드백 제어 모듈(10)의 회전 속도 변화량이 상기 기준치 이상이 아닌 경우 회전 속도 변화율에 대응되는 보정치로 회전 속도 변화량을 보정한 후 보정된 회전 속도 변화량으로부터 도출된 회전 속도를 출력하도록 구비되는 것이 바람직하다 할 것이다.
상기 보정치는, 회전 속도 측정치와 회전 속도의 목표치가 일치하도록 설정되는 것이 바람직하다 할 것이다.
한편 상기 PWM 위상 제어 모듈은,
보정된 회전 속도와 외부 전압(Vcc)의 비로 PWM 신호의 위상 제어 듀티값을 결정되는 것이 바람직하다 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 모터 구동 시스템의 위상 제어 장치는, 속도 센서로부터 공급되는 모터 회전 속도 측정치와 홀 센서로부터 공급되는 로터 위치 정보를 토대로 생성된 모터 회전 속도 목표치에 대한 오차값을 토대로 PID 피드백 제어를 실행하여 회전 속도 변화량을 산출하고 산출된 회전 속도 변화량이 기 정의된 기준치 이상이 아닌 경우 산출된 회전 속도 변화량과 상기 회전 속도 변화량에 대응되는 보정치를 토대로 보정된 회전 속도로 모터를 구동하기 위해 PWM 신호의 위상 제어를 실행함에 따라 시간 주기와 무관하게 회전 속도 변화량으로 PWM 신호의 위상 제어를 실행하여 모터 구동 장치의 제어 모듈에 대한 부하를 최소로 줄일 수 있고 모터 구동 장치에 대한 구동 성능을 더욱 향상할 수 있는 효과를 얻는다.
도 1은 일반적인 모터 구동 시스템의 구성을 보인 도이다.
도 2는 도 1에 도시된 모터의 구성을 상세하게 보인 도이다.
도 3은 본 발명에 따른 모터 구동 시스템의 제어 장치의 구성을 보인 도이다.
도 4는 도 3에 도시된 PID 피드백 제어 회로의 구성을 상세하게 보인 도이다.
도 5는 도 4에 도시된 PID 피드밸 제어 모듈의 구성을 상세하게 보인 도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 모터 구동 시스템의 전반적인 구성을 보인 도면으로서, 이에 도시된 바와 같이, 모터(1), PID 피드백 제어 회로(3), 제어부(5), 인버터(7)를 포함한다.
여기서, 상기 모터(1)는, 그리고, 상기 모터(10)는 통상적인 로터(14) 및 스테이터(12)로 구비되며, 상기 스테이터(12)는 코일이 각각 3개씩 전기적으로 120도 위상차를 가지고 코일에 전류가 흐름에 따라 회전 자계를 발생할 수 있으며, 스테이터에 고정되는 홀 센서는 120도 위상차를 가지는 3개의 홀 센서(16)로 구성되어 회전하는 로터의 위치를 검출하며, 로터는 스테이터 코일의 내부 또는 외부를 회전하며 보통 2극의 영구자석이 스테이터(12)의 3개 코일과 대응되게 설치된다.
그리고, 상기 PID 피드백 제어 회로(3)는 상기 모터의 소정 위치에 설치되어 모터의 회전 속도를 감지하는 속도 감지 센서로부터 공급되는 모터의 회전 속도 측정치와 상기 홀 센서를 통해 수신된 로터의 위치 정보를 토대로 생성된 회전 속도 목표치를 토대로 PID 피드백 제어를 실행하여 PID 피드백 제어를 통해 회전 속도 변화량을 생성하고 생성된 회전 속도 변화량이 기 정의된 기준치 이상이 아닌 경우 상기 회전 속도 변화량으로부터 도출된 보정치로 상기 회전 속도 측정치를 보정한 후 보정된 회전 속도로 모터를 구동하기 위한 PWM 신호의 위상을 제어하도록 구비된다.
즉, PID 피드백 제어란, 제어 변수와 기준 입력 사이의 오차에 근거하여 계통의 출력이 기준 전압을 유지하도록 하는 피드백 제어를 실행하는데 일종으로, 비례(Proportional) 제어와 비례 적분(Proportional-Integral) 제어, 비례 미분(Proportional-Derivative) 제어를 조합함으로써 실행된다.
상기 PID 피드백 제어 회로(3)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 모터의 소정 위치에 설치되어 모터의 회전 속도를 감지하는 속도 감지 센서로부터 공급되는 모터의 회전 속도 측정치와 상기 홀 센서를 통해 수신된 로터의 위치 정보를 토대로 생성된 회전 속도 목표치를 토대로 PID 피드백 제어를 실행하는 PID 피드백 실행 모듈(11)을 포함한다.
그리고, 상기 PID 피드백 제어 회로(3)는 상기 PID 피드백 제어를 통해 생성된 회전 속도 측정치와 회전 속도 목표치의 회전 속도 변화량이 기 정의된 기준치와 비교하여 비교 모듈(30)을 포함하며, 상기 회전 속도 변화량이 기준치 이상이 아닌 경우 상기 회전 속도 변화량으로부터 도출된 보정치로 상기 회전 속도 측정치를 보정하고 보정된 회전 속도로 구동하기 위한 PWM 신호의 위상을 제어하는 PWM 위상 제어 모듈(50)를 더 포함한다.
또한, 상기 PID 피드백 제어 모듈(10)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 모터의 회전 속도 측정치와 회전 속도 목표치 간의 차인 오차값을 연산하는 오차값 연산부(11)와, 상기 오차값 연산부(11)의 오차값에 대한 각각의 제곱값 및 세제곱값에 비례 상수 이득을 곱해서 P(비례) 제어 신호를 발생하는 P 제어 신호 발생부(13)와, 각각과 오차값을 각각 적분하고 미분한 후 기 설정된 비례 계수의 곱으로부터 ID(적분-미분) 제어 신호를 발생하는 ID제어 신호 발생부(15)를 포함한다.
그리고, 상기 PID 피드백 제어 모듈(10)은 상기 P 제어 신호와 ID 제어 신호를 가산하여 회전속도 변화량을 연산하는 합산부(17)를 더 포함한다.
여기서, 상기 P 제어 신호는 P 제어 신호= Ko dN + K1 dN2 + K2 dN3 를 만족하고, 여기서, 상기 Ko-K2는 비례 상수 이득 dN은 오차값이다.
그리고, 상기 ID 제어 신호는 ID 제어 신호 = KID*(dN(k)+dN(k-1)+(dN(k-2)) 를 만족하고, 여기서, KID는 비례 적분 및 비례 미분 제어값이고, dN(k), dN(k-1), 및 dN(k-2)는 주기적으로 소정 수의 오차값들이다.
그리고, 상기 제어부(3)는, 상기 로터(14)의 회전 위치를 검출하는 홀 센서로부터 제공되는 홀 신호를 토대로 상기 스위칭 소자를 온/오프를 단속하게 위한 PWM 신호를 생성하고, 상기 PID 피드백 제어 회로(3)에서 출력된 보정된 회전 속도를 토대로 상기 생성된 PWM 신호의 위상을 제어한 후 위상이 제어된 PWM 신호를 인버터(7)의 해당 스위칭 소자로 제공하도록 구비된다.
이러한 구성으로 구비된 본 발명의 모터 구동 시스템의 위상 제어 과정을 설명한다.
우선, 모터(1)의 소정 위치에 설치되어 스테이터(12)의 회전 속도를 측정하는 속도 센서(미도시됨)의 회전 속도 측정치(V1, V2)와 홀 센서(16)로부터 공급되는 로터(14)의 위치 신호를 PID 피드백 제어 회로(3)로 제공된다.
그리고, 상기 PID 피드백 제어 회로(3)는 모터의 회전 속도 측정치와 상기 홀 센서를 통해 수신된 로터의 위치 정보를 토대로 생성된 회전 속도 목표치를 토대로 PID 피드백 제어를 실행하여 PID 피드백 제어를 통해 회전 속도 변화량을 생성하고 생성된 회전 속도 변화량이 기 정의된 기준치 이상이 아닌 경우 상기 회전 속도 변화량으로부터 도출된 보정치로 상기 회전 속도 측정치를 보정한 후 보정된 회전 속도로 모터를 구동하기 위한 PWM 신호의 위상을 제어한다.
상기 PWM 신호의 위상 제어 과정을 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
즉, 상기 회전 속도 측정치와 상기 회전 속도 목표치를 제공받은 PID 피드백 제어 모듈(10)의 오차값 연산부(11)는, 상기 모터의 회전 속도 측정치와 회전 속도 목표치 간의 차인 오차값을 연산하고, 연산된 오차값은 각각의 P 제어 신호 발생부(13) 및 ID 제어 신호 발생부(15)로 각각 제공된다.
여기서, 상기 P 제어 신호 발생부(13)는 상기 오차 연산부(11)의 오차값에 대한 각각의 제곱값 및 세제곱값에 비례 상수 이득을 곱해서 P 제어 신호를 발생한다.
즉, 상기 P 제어 신호 발생부(13)는 수신된 오차값(dN)의 제곱값 및 세제곱값을 근거로 발생된다. 즉, 목표 회전수에 발생하는 진동 즉 오차값은 0으로 수렴하므로, 오차값이 대한 제곱값 및 세제곱값은 결국 0으로 수렴하게 된다.
따라서, P 제어 신호는 다음 식을 만족하게 된다.
P 제어 신호= Ko dN + K1 dN2 + K2 dN3
여기서, 상기 Ko-K2는 비례 상수 이득 dN은 오차값이다.
그리고, 상기 ID 제어 신호 발생부(15)는 오차값 각각과 오차를 각각 적분하고 미분한 후 기 설정된 비례 계수의 곱으로부터 I 제어 신호 및 D 제어 신호를 생성한다.
즉, 오차값과 오차값에 대한 미분값 및 적분값과 비례 상수의 곱으로 ID 제어 신호를 발생한다.
상기 ID 제어 신호는 다음 식을 만족한다.
ID 제어 신호 = KID*(dN(k)+dN(k-1)+(dN(k-2))
여기서, I는 비례 적분값 및 D는 비례 미분 제어값이고 및 K는 비례 상수값이며,, dN(k), dN(k-1), 및 dN(k-2)는 주기적으로 소정 수의 샘플링된 오차값들이다.
상기 P 제어 신호 발생부(12)의 P 제어 신호와 ID 제어 신호 발생부(14)의 ID 제어 신호는 합산부(15)에 공급되면, 상기 합산부(15)는 P 제어 신호와 ID 제어 신호를 가산한다.
즉, 상기 합산부(15)는 다음 식을 만족하는 PID 비례 제어를 만족하는 회전 속도 변화량을 출력하고, 이 회전 속도 변화량은 PID 피드백 제어 회로(3)의 비교 모듈(30)로 제공된다.
이때 회전 속도 변화량= Ko dN + K1 dN2 + K2 dN3 + KID*(dN(k)+dN(k-1)+(dN(k-2))를 만족한다.
상기 비교 모듈(30)은 수신된 회전 속도 변화량과 기 정의된 기준치를 토대로 PWM 신호의 위상 제어 여부를 단속한다. 즉, 상기 PID 피드백 제어 모듈(10)의 회전 속도 변화량이 상기 기준치 이상인 경우 PWM 신호에 대한 위상 보정은 실행하지 않는다.
그러나, 상기 PID 피드백 제어 모듈(10)의 회전 속도 변화량이 상기 기준치 이상이 아닌 경우 회전 속도 변화율에 대응되는 보정치로 상기 모터의 회전 속도를 보정한다. 여기서, 상기 보정치는, 회전 속도 측정치와 회전 속도의 목표치가 일치하도록 설정된다.
그리고, 상기 보정된 회전 속도는 PWM 위상 제어 모듈(50)로 공급된다. 이때 상기 PWM신호의 위상 제어 듀티값은 보정된 회전 속도와 외부 전압(Vcc)의 비로 결정된다.
상기 PWM 신호 위상 제어 듀티값은 상기 제어부(5)로 제공된다.
상기 제어부(5)는 모터의 소정 위치에 설치되는 홀 센서의 로터 위치 신호를 토대로 해당 상에 전류를 흐르게 하기 위한 PWM 신호를 생성하고, 생성된 PWM 신호은 상기 PID 피드백 제어 회로(3)로부터 공급된 상기 PWM 위상 제어 듀티값을 토대로 설정된다.
상기에서 설명한 바와 같이, 속도 센서로부터 공급되는 모터 회전 속도 측정치와 홀 센서로부터 공급되는 로터 위치 정보를 토대로 생성된 모터 회전 속도 목표치에 대한 오차값을 토대로 PID 피드백 제어를 실행하여 회전 속도 변화량을 산출하고 산출된 회전 속도 변화량이 기 정의된 기준치 이상이 아닌 경우 산출된 회전 속도 변화량과 상기 회전 속도 변화량에 대응되는 보정치를 토대로 보정된 회전 속도로 모터를 구동하기 위해 PWM 신호의 위상 제어를 실행한다.
따라서, 기존의 시간 주기와 무관하게 PID 피드백 제어를 통해 산출된 회전 속도 변화량으로 PWM 신호의 위상 제어를 실행하여 모터 구동 장치의 제어 모듈에 대한 부하를 최소로 줄일 수 있고 모터 구동 장치에 대한 구동 성능을 더욱 향상할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위 의해 나타내어지며, 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
속도 센서로부터 공급되는 모터 회전 속도 측정치와 홀 센서로부터 공급되는 로터 위치 정보를 토대로 생성된 모터 회전 속도 목표치에 대한 오차값을 토대로 PID 피드백 제어를 실행하여 회전 속도 변화량을 산출하고 산출된 회전 속도 변화량이 기 정의된 기준치 이상이 아닌 경우 산출된 회전 속도 변화량과 상기 회전 속도 변화량에 대응되는 보정치를 토대로 보정된 회전 속도로 모터를 구동하기 위해 PWM 신호의 위상 제어를 실행함에 따라 시간 주기와 무관하게 회전 속도 변화량으로 PWM 신호의 위상 제어를 실행하여 모터 구동 장치의 제어 모듈에 대한 부하를 최소로 줄일 수 있고 모터 구동 장치에 대한 구동 성능을 더욱 향상할 수 있는 모터 구동 시스템의 위상 제어 장치에 대한 운용의 정확성 및 신뢰도 측면, 더 나아가 성능 효율 면에 매우 큰 진보를 가져올 수 있으며, 적용되는 모터의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.

Claims (10)

  1. 모터 구동 시스템의 PWM 위상 제어 장치로서,
    로터 및 스테이터로 구비되는 모터와,
    홀 센서로부터 공급되는 모터의 로터 위치 정보를 제공받아 스위칭 소자로 구비되는 인버터에 공급하기 위한 PWM 신호를 생성하여 전송하는 제어부를 포함하되,
    상기 PWM 위상 제어 장치는,
    상기 모터의 소정 위치에 설치되어 모터의 회전 속도를 감지하는 속도 감지 센서로부터 공급되는 모터의 회전 속도 측정치와 상기 홀 센서를 통해 수신된 로터의 위치 정보를 토대로 생성된 회전 속도 목표치를 토대로 PID 피드백 제어를 실행하여 회전 속도 변화량을 생성하고 생성된 회전 속도 변화량이 기 정의된 기준치 이상이 아닌 경우 상기 회전 속도 변화량으로부터 도출된 보정치로 회전 속도 변화량을 보정한 후 보정된 회전 속도 변화량을 회전 속도를 설정하며 설정된 회전 속도를 토대로 상기 회전 속도로 모터를 구동하기 위한 상기 PWM 신호의 위상을 제어하는 PID 피드백 제어 회로를 더 포함하는 것을 특징하는 모터 구동 시스템의 PWM 위상 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 PID 피드백 제어 회로는,
    상기 모터의 소정 위치에 설치되어 모터의 회전 속도를 감지하는 속도 감지 센서로부터 공급되는 모터의 회전 속도 측정치와 상기 홀 센서를 통해 수신된 로터의 위치 정보를 토대로 생성된 회전 속도 목표치를 토대로 PID 피드백 제어를 실행하는 PID 피드백 실행 모듈과,
    상기 PID 피드백 제어를 통해 생성된 회전 속도 측정치와 회전 속도 목표치의 회전 속도 변화량을 기 정의된 기준치와 비교하는 비교 모듈과,
    상기 회전 속도 변화량이 기준치 이상이 아닌 경우 상기 회전 속도 변화량으로부터 도출된 보정치로 상기 회전 속도 변화량을 보정하고 보정된 회전 속도 변화량으로부터 도출된 회전 속도로 구동하기 위한 PWM 신호의 위상을 제어하는 PWM 위상 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 PWM 위상 제어 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 PID 피드백 제어 모듈은,
    상기 모터의 회전 속도 측정치와 회전 속도 목표치 간의 차인 오차값을 연산하는 오차값 연산부와,
    상기 오차값 연산부의 오차값에 대한 각각의 제곱값 및 세제곱값에 비례 상수 이득을 곱해서 P(비례) 제어 신호를 발생하는 P 제어 신호 발생부와,
    각각과 오차값을 각각 적분하고 미분한 후 기 설정된 비례 계수의 곱으로부터 ID(적분-미분) 제어 신호를 발생하는 ID제어 신호 발생부와,
    상기 P 제어 신호와 ID 제어 신호를 가산하여 회전속도 변화량을 연산하는 합산부로 구비되는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 PWM 위상 제어 장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 P 제어 신호는 다음 식 1)을 만족하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 PWM 위상 제어 장치.
    P 제어 신호= Ko dN + K1 dN2 + K2 dN3
    여기서, 상기 Ko-K2는 비례 상수 이득 dN은 오차값이다.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 ID 제어 신호는
    다음 식 2)을 만족하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 PWM 위상 제어 장치.
    ID 제어 신호 = KID*(dN(k)+dN(k-1)+(dN(k-2))
    여기서, KID는 비례 적분 및 비례 미분 제어값이고, dN(k), dN(k-1), 및 dN(k-2)는 주기적으로 소정 수의 샘플링된 오차값들이다.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 비교 모듈은,
    수신된 회전 속도 변화량과 기 정의된 기준치를 토대로 PWM 신호의 위상 제어 여부를 단속하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 PWM 위상 제어 장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 비교 모듈은,
    상기 PID 피드백 제어 모듈의 회전 속도 변화량이 상기 기준치 이상인 경우 PWM 신호에 대한 위상 보정이 중지되는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 PWM 위상 제어 장치.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 비교 모듈은,
    상기 PID 피드백 제어 모듈(10)의 회전 속도 변화량이 상기 기준치 이상이 아닌 경우 회전 속도 변화율에 대응되는 보정치로 회전 속도 변화량을 보정한 후 보정된 회전 속도 변화량으로부터 도출된 회전 속도를 출력하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 PWM 위상 제어 장치.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 보정치는, 회전 속도 측정치와 회전 속도의 목표치가 일치하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 PWM 위상 제어 장치.
  10. 청구항 9에 있어서, PWM 위상 제어 모듈은,
    보정된 회전 속도와 외부 전압(Vcc)의 비로 PWM 신호의 위상 제어 듀티값을 결정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 PWM 위상 제어 장치.
KR1020110050877A 2011-05-27 2011-05-27 모터 구동 시스템의 ｐｗｍ 신호 위상 제어 장치 KR101709195B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110050877A KR101709195B1 (ko) 2011-05-27 2011-05-27 모터 구동 시스템의 ｐｗｍ 신호 위상 제어 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110050877A KR101709195B1 (ko) 2011-05-27 2011-05-27 모터 구동 시스템의 ｐｗｍ 신호 위상 제어 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120132194A KR20120132194A (ko) 2012-12-05
KR101709195B1 true KR101709195B1 (ko) 2017-02-23

Family

ID=47515884

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110050877A KR101709195B1 (ko) 2011-05-27 2011-05-27 모터 구동 시스템의 ｐｗｍ 신호 위상 제어 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101709195B1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109425650A (zh) * 2017-08-23 2019-03-05 中国石油化工股份有限公司 管道内部检测装置及检测方法
CN112737428B (zh) * 2020-12-28 2023-01-24 珠海格力电器股份有限公司 电机转速脉冲反馈控制方法、装置、控制器及空调系统
KR102664363B1 (ko) * 2021-10-18 2024-05-10 주식회사 파워엘에스아이 이득 설정이 가능한 디지털 pid 제어부를 이용하여 모터를 제어하는 방법, 장치 및 시스템
CN114157209A (zh) * 2021-11-02 2022-03-08 深圳市创荣发电子有限公司 电机调节方法、系统、计算机可读存储介质及电子设备

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009283932A (ja) 2008-04-23 2009-12-03 Asahi Kasei E-Materials Corp カバーレイ及びそれを用いたプリント配線板
JP2011015603A (ja) 2009-06-02 2011-01-20 Honda Motor Co Ltd 負荷駆動システムの制御装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960027241A (ko) * 1994-12-17 1996-07-22 석진철 히스테리시스 브레이크의 전류공급장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009283932A (ja) 2008-04-23 2009-12-03 Asahi Kasei E-Materials Corp カバーレイ及びそれを用いたプリント配線板
JP2011015603A (ja) 2009-06-02 2011-01-20 Honda Motor Co Ltd 負荷駆動システムの制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120132194A (ko) 2012-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9294019B2 (en) Method and apparatus for controlling power converter with inverter output filter
US9124209B2 (en) Method and apparatus for controlling power converter with inverter output filter
Lascu et al. Super-twisting sliding mode control of torque and flux in permanent magnet synchronous machine drives
JP2013046488A (ja) ブロアモータ駆動装置
JP4764785B2 (ja) 同期電動機の制御装置
KR20130031089A (ko) 스위치드 릴럭턴스 모터의 속도 제어 장치
EP2258043B1 (en) Sensorless control of salient-pole machines
JP2013046488A5 (ko)
WO2018043502A1 (ja) インバータ制御装置および電動機駆動システム
JP7213196B2 (ja) モータ駆動装置およびそれを用いた空気調和機の室外機、モータ駆動制御方法
US20070205743A1 (en) Motor control device and motor control method
JP6179389B2 (ja) 電動機の制御装置
KR101709195B1 (ko) 모터 구동 시스템의 ｐｗｍ 신호 위상 제어 장치
JP5790390B2 (ja) 交流モータの制御装置および制御方法
US20140232308A1 (en) Inverter apparatus
JP2012222950A (ja) 圧縮機モータ制御装置
JP2010279110A (ja) インバータ装置
JP2010268568A (ja) 交流電動機の制御装置
JP2005151744A (ja) 電動機駆動装置
JP2004120814A (ja) 電動機の制御装置、電動機装置、電動機の制御方法
JP5996485B2 (ja) モータの駆動制御装置
JP5652701B2 (ja) モータ駆動制御装置
JP5851430B2 (ja) 電力変換器制御装置
CN101834553B (zh) 无传感器交流电动机的控制装置
JP2008306801A (ja) 永久磁石モータの制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant