KR101759473B1

KR101759473B1 - 전동기의 위치센서 보상 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101759473B1
Application number: KR1020160035646A
Authority: KR
Inventors: 박준성; 현병조; 김진홍; 정인성; 최준혁
Original assignee: 전자부품연구원
Priority date: 2016-03-25
Filing date: 2016-03-25
Publication date: 2017-07-20

Abstract

본 발명은 전동기의 위치센서 보상 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 이러한 본 발명의 전동기의 위치센서 보상 제어 장치는 미리 결정된 전동기 출력에 따른 전압과 전류 위상차와 현재 출력되는 전압과 전류 위상차를 비교하여 전동기 전압 방정식을 이용하여 보정할 위치센서 오차를 계산하여 위치센서 오차 보정하는 것을 특징으로 한다.

Description

전동기의 위치센서 보상 제어 장치 및 방법{POSITION SENSOR COMPENSATION CONTROLLING DEVICE OF ELECTRONIC MOTOR AND METHOD FOR CONTROLLING POSITION SENSOR COMPENSATION THEREOF}

본 발명은 전동기의 위치센서 보상 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 전압 방정식을 이용하여 전동기의 회전자 위치를 보상하기 위한 전동기의 위치센서 보상 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 최근 고정밀 속응제어가 요구되는 산업용 기기의 구동을 위한 서보운전용의 전동기로 직류전동기 대신 교류 전동기의 사용이 증대되고 있다. 서보운전용의 직류전동기는 전기자 전류를 독립적으로 제어할 수 있어, 전동기의 토크 제어와 속도제어가 용이한 장점을 갖고 있다. 그러나, 직류전동기를 사용한 서보 시스템에서는 브러쉬 및 정류자편의 기계적 마모에 따른 유지, 보수가 필요하며, 정류자의 정류한계로 인한 고속화, 고압화의 제약과 같은 단점을 가진다.

표면 부착형 영구자석 동기전동기(Surface Mounted Permanent Magnet Synchronous Motor)는 회전자의 동손에 의한 발열이 없어 높은 신뢰성을 갖고 있으며, 또한 고정된 전기자 철심의 철손과 전기자 권선의 동손에 의한 발열만이 존재하므로, 단위무게당 토크 비율 및 효율이 다른 전동기에 비해 높다는 장점을 가지고 있다.

그러나, 이와 같은 영구자석 동기 전동기는 회전자에 부착된 영구자석으로부터 자속을 공급받기 때문에 이를 제어하기 위해서는 항상 회전자의 정확한 위치를 알아야 하므로, 레졸버(Resolver), 절대 엔코더(Absolute Encoder), 홀 소자 등의 자기센서를 이용한 전자식 위치검출기 즉, 위치센서가 반드시 필요하게 된다.

이와 같은 위치센서의 경우 상대적인 위치는 보상이 가능하였으나 절대위치의 경우 보상이 어려웠다. 홀센서를 사용하는 경우 세 개의 홀센서 신호를 이용하여 현재 위치를 검출하는 방법으로써 일반적으로 120도의 물리적 간격을 두고 3개가 위치하여 위치를 검출한다.

기구적인 오차와 조립상의 오차등으로 실제적으로 정확한 위치를 검출한다고 보기 어렵다. 또한 엔코더를 이용하는 방법의 경우도 마찬가지로 z펄스 위치의 정확도가 매우 중요하다.

이에 따라 전동기 회전자의 정확한 위치를 추정하여 제어의 정밀도를 높이고자하는 기술 개발이 요구되고 있다.

한국공개특허 제2013-0086730호 (명칭: 전동기의 센서리스 제어 장치 및 방법, 2013.08.05)

따라서 상술한 점을 감안한 본 발명의 목적은 전압 방정식을 이용하여 전동기의 회전자 위치를 보상하기 위한 전동기의 위치센서 보상 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 기존의 위치센서를 그대로 사용하며, 전압 방정식을 이용하여 위치센서의 오차를 보정하기 위한 전동기의 위치센서 보상 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동기의 위치센서 보상 제어 장치는 전동기 전압 방정식을 저장하는 메모리부; 현재 출력되는 전압과 전류 위상차를 산출하고, 미리 결정된 전동기 출력에 따른 전압과 전류 위상차를 산출한 후 상기 결정된 전동기 출력에 따른 전압과 전류 위상차와 현재 출력되는 전압과 전류 위상차를 비교하여 보정할 위치센서 오차를 계산하여 위치센서 오차 보정을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 보정할 위치센서 오차를 계산 할 시 상기 전동기 전압 방정식을 기반으로 오차를 계산하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 전동기 전압 방정식은, 하기 <수학식 1>과 같은 전압 방정식인 것을 특징으로 한다.

[수학식 1]

상기 <수학식 1>에서 _m항목은 회전자에서 발생하는 flux항목으로써 위치센서의 오차와 상관없이 실제적인 q축 상에 위치하고, 나머지 항목들은 인가되는 전류의 d, q항목에 의하여 결정되므로 위치센서의 오차가 반영되어 실제 발생하고자 하는 위치와는 다르게 발생하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 <수학식 1>을 이용하여 위치센서 오차 보정을 제어할 시 상기 위치센서의 오차가 없는 이상적인 경우와 위치센서의 오차를 반영한 경우 전압과 전류의 위상차는 다르게 발생하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동기의 위치센서 보상 제어 방법은 현재 출력되는 전압과 전류 위상차를 산출하는 과정; 미리 결정된 전동기 출력에 따른 전압과 전류 위상차를 산출하는 과정; 상기 결정된 전동기 출력에 따른 전압과 전류 위상차와 현재 출력되는 전압과 전류 위상차를 비교하여 보정할 위치센서 오차를 계산하여 위치센서 오차 보정을 제어하는 과정을 포함하고, 상기 위치센서 오차 보정을 제어하는 과정은 전동기 전압 방정식을 이용하여 보정할 위치센서 오차를 계산하여 위치센서 오차 보정을 제어하는 과정인 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면 미리 결정된 전동기 출력에 따른 전압과 전류 위상차와 현재 출력되는 전압과 전류 위상차를 비교하여 전동기 전압 방정식을 이용하여 보정할 위치센서 오차를 계산하여 위치센서 오차 보정함으로써 전동기 회전자의 정확한 위치 추정으로 제어의 정밀도를 높일 수 있는 효과가 있다. 또한, 제어의 정밀도를 높임으로써 전동기의 출력을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

아울러, 상술한 효과 이외의 다양한 효과들이 후술될 본 발명의 실시예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동기의 위치센서 보상 제어 장치의 내부 구성을 도시하는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동기의 위치센서 보상 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 이상적인 위치와 실제 위치에 해당되는 홀 센서의 위치를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 이상적인 경우와 위치센서의 오차를 반영한 경우의 전압 및 전류 벡터 다이어그램에 대해 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전동기의 위치센서 보상 제어 방법 제공을 위한 장치의 오퍼레이팅 환경을 나타낸 도면이다.

본 발명의 과제 해결 수단의 특징 및 이점을 보다 명확히 하기 위하여, 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 특정 실시 예를 참조하여 본 발명을 더 상세하게 설명한다.

다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.

이하의 설명 및 도면에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하기 위해 사용하는 것으로, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 뿐, 상기 구성요소들을 한정하기 위해 사용되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 "포함 한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 명세서에 기재된 "부", "기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.

상술한 용어들 이외에, 이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

아울러, 본 발명의 범위 내의 실시 예들은 컴퓨터 실행가능 명령어 또는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된 데이터 구조를 가지거나 전달하는 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다. 이러한 컴퓨터 판독가능 매체는, 범용 또는 특수 목적의 컴퓨터 시스템에 의해 액세스 가능한 임의의 이용 가능한 매체일 수 있다.

예로서, 이러한 컴퓨터 판독가능 매체는 RAM, ROM, EPROM, CD-ROM 또는 기타 광 디스크 저장장치, 자기 디스크 저장장치 또는 기타 자기 저장장치, 또는 컴퓨터 실행가능 명령어, 컴퓨터 판독가능 명령어 또는 데이터 구조의 형태로 된 소정의 프로그램 코드 수단을 저장하거나 전달하는 데에 이용될 수 있고, 범용 또는 특수 목적 컴퓨터 시스템에 의해 액세스 될 수 있는 임의의 기타 매체와 같은 물리적 저장 매체를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.

이제, 본 발명의 실시예에 따른 전동기의 위치센서 보상 제어 장치 및 방법에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

먼저, 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 전동기의 위치센서 보상 제어 장치에 대하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동기의 위치센서 보상 제어 장치의 내부 구성을 도시하는 구성도이다.

도 1을 참조하면, 전동기의 위치센서 보상 제어 장치는 제어부(100), 메모리부(200)를 포함하여 구성된다.

제어부(100)는 전동기의 위치센서 보상 제어 장치의 전반적인 제어를 수행하기 위한 구성으로서, 하나 이상의 프로세서를 포함하여 구현될 수 있다. 이 프로세서는 싱글 쓰레드(Single-threaded) 프로세서일 수 있으며, 다른 구현 예에서 본 프로세서는 멀티 쓰레드(Multithreaded) 프로세서일 수 있다. 나아가, 제어부(100)는 상기 하나 이상의 프로세서를 통해서, 메모리부(200)에 저장된 명령을 처리함으로써 동작할 수 있다. 이때, 상기 명령으로는, 예컨대 JavaScript나 ECMAScript 명령 등의 스크립트 명령과 같은 해석되는 명령이나 실행 가능한 코드 혹은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 저장되는 기타의 명령이 포함될 수 있다.

특히, 본 발명에 있어서, 제어부(100)는 제어 동작에 따라 오차 보정 모듈(10), 실제 위상차 산출모듈(20) 및 추정 위상차 산출모듈(30)로 구분하여 구성될 수 있다.

여기서, 모듈은 각각 소정의 기능을 수행하는 구성 요소로서, 하드웨어, 소프트웨어, 혹은 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 모듈은 프로그램 모듈을 의미할 수 있으며, 이는 프로세서(Processor)에 의해 실행되어 소정의 기능을 수행하는, 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 또한, 구성요소들과 '~모듈'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~모듈'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~모듈'들로 더 분리될 수 있다.

먼저, 실제 위상차 산출모듈(20)은 전동기의 현재 출력되는 전압과 전류의 위상차를 산출하여 오차 보정 모듈(10)로 출력한다.

추정 위상차 산출모듈(30)은 전동기의 결정된 출력을 이용하여 전압과 전류의 위상차를 산출하여 오차 보정 모듈(10)로 출력한다.

오차 보정 모듈(10)은 하기 <수학식 1>과 같은 전압 방정식을 이용하여 전동기의 회전자 위치를 보상한다.

메모리부(200)는 제어부(100)에 의해 실행되거나 처리되는 데이터 혹은 프로그램을 저장하기 위한 구성이다. 기본적으로, 메모리부(200)는 전동기의 위치센서 보상 제어 장치의 부팅 및 상술한 각 구성의 운용을 위한 운영체제(OS, Operating System) 등을 저장할 수 있다.

이러한 메모리부(200)는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media) 및 롬(ROM), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리와 같은 주 기억 장치 및 보조 기억 장치를 포함한다. 이러한 메모리부(200)는 크게 프로그램 영역과 데이터 영역을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예예 따른 위치센서로 홀센서가 사용될 수 있는데, 홀센서는 전동기에서 회전자의 위치정보를 얻기 위해 사용되는 위치센서 중 하나이다.

도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 전동기에서 홀센서의 이상적인 위치이며, 회전자의 위치를 알기위한 홀센서가 각각 120도씩 물리적인 위치를 가지고 있다.

하지만 홀센서를 BLDC모터에 장착할 경우 작업의 오차나 기구적 오차와 같은 오차를 고려하면 도 3의 (b)와 같이 이상적인 위치와 다르게 된다.

또한 널리 사용되는 위치센서중 하나인 엔코더를 이용할 경우도 마찬가지로 z펄스의 위치에 따라 제어기에서 검출하는 위치가 실제회전자의 위치와 다르게 된다.

따라서, 본 발명에서는 상기 <수학식 1>과 같은 전압 방정식을 이용하여 전동기의 회전자 위치를 보상할 수 있도록 한다.

상기 <수학식 1>은 회전좌표계상에서의 전동기 전압 방정식이다.

상기의 <수학식 1>을 이용하여 출력되는 전압과 전류벡터는 도 4와 같이 도시할 수 있을 것이다.

도 4를 참조하면, 도 4의 (a)는 위치센서의 오차가 없는 이상적인 경우에서 전동기의 전압 및 전류 벡터 다이어그램이고, 도4의 (b)는 위치센서의 오차를 반영한 경우이다.

이때, ωψ_m항목은 회전자에서 발생하는 flux항목으로써 위치센서의 오차와 상관없이 실제적인 q축상에 위치한다. 또한, 나머지 항목들은 인가되는 전류의 d, q항목에 의하여 결정되므로 도 4의 (b)와 같이 위치센서의 오차가 반영되어 실제 발생하고자하는 위치와는 다르게 발생된다. 이상적인 경우와 위치센서의 오차를 반영한 경우 전압과 전류의 위상차는 다르게 발생된다.

즉, 본 발명의 실시예에 따라 전동기의 위치 센서 보상 제어 장치는 전동기의 출력이 결정되면 이와 같은 전압과 전류의 위상차를 미리 계산될 수 있으며, 미리 계산된 위상차와 현재 출력되는 전압과 전류의 위상차를 비교하여 위치센서의 오차를 보정하는 것이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동기의 위치센서 보상 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 2를 참조하면, 전동기의 위치센서 보상 제어 장치의 제어부(100)는 현재 출력되는 전압과 전류의 위상차를 산출한다.(S200)

또한, 제어부(100)는 결정된 전동기 출력에 따른 전압과 전류 위상차를 산출한다.(S202)

이후, 제어부(100)는 미리 계산된 위상차 즉, 결정된 전동기 출력에 따른 전압과 전류 위상차와 현재 출력되는 전압과 전류 위상차를 비교하여 보정할 위치센서 오차를 계산하여 위치센서 오차 보정을 제어한다.

이상으로 본 발명의 실시예에 따른 전동기의 위치센서 보상 제어 방법에 대해 설명하였다.

이때, 기록매체에 기록된 프로그램은 컴퓨터에서 읽히어 설치되고 실행됨으로써 전술한 기능들을 실행할 수 있다.

여기서, 컴퓨터가 기록매체에 기록된 프로그램을 읽어 들여 프로그램으로 구현된 기능들을 실행시키기 위하여, 전술한 프로그램은 컴퓨터의 프로세서(CPU)가 컴퓨터의 장치 인터페이스(Interface)를 통해 읽힐 수 있는 C, C++, JAVA, 기계어 등의 컴퓨터 언어로 코드화된 코드(Code)를 포함할 수 있다.

이러한 코드는 전술한 기능들을 정의한 함수 등과 관련된 기능적인 코드(Function Code)를 포함할 수 있고, 전술한 기능들을 컴퓨터의 프로세서가 소정의 절차대로 실행시키는데 필요한 실행 절차 관련 제어 코드를 포함할 수도 있다. 또한, 이러한 코드는 전술한 기능들을 컴퓨터의 프로세서가 실행시키는데 필요한 추가 정보나 미디어가 컴퓨터의 내부 또는 외부 메모리의 어느 위치(주소 번지)에서 참조 되어야 하는지에 대한 메모리 참조 관련 코드를 더 포함할 수 있다.

또한, 컴퓨터의 프로세서가 전술한 기능들을 실행시키기 위하여 원격(Remote)에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 통신이 필요한 경우, 코드는 컴퓨터의 프로세서가 컴퓨터의 통신 모듈을 이용하여 원격(Remote)에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 어떻게 통신해야만 하는지, 통신 시 어떠한 정보나 미디어를 송수신해야 하는지 등에 대한 통신 관련 코드를 더 포함할 수도 있다.

이러한, 컴퓨터 프로그램 명령어와 데이터를 저장하기에 적합한 컴퓨터로 판독 가능한 매체는, 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 및 롬(ROM, Read Only Memory), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리, EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)과 같은 반도체 메모리를 포함한다. 프로세서와 메모리는 특수 목적의 논리 회로에 의해 보충되거나, 그것에 통합될 수 있다.

또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램과 이와 관련된 코드 및 코드 세그먼트 등은, 기록매체를 읽어서 프로그램을 실행시키는 컴퓨터의 시스템 환경 등을 고려하여, 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론되거나 변경될 수도 있다.

이러한 본 발명의 실시 예들에 따른 각 단계는, 컴퓨터로 실행 가능한 명령어로 구현되어 컴퓨팅 시스템에 의해 실행될 수 있다. 여기서, "컴퓨팅 시스템"은 전자 데이터 상의 동작의 수행과 함께 동작하는 하나 이상의 소프트웨어 모듈, 하나 이상의 하드웨어 모듈, 또는 그 조합으로서 정의된다. 예를 들면, 컴퓨터 시스템의 정의는 퍼스널 컴퓨터의 오퍼레이팅 시스템과 같은 소프트웨어 모듈 및 퍼스널 컴퓨터의 하드웨어 컴포넌트를 포함한다. 모듈의 물리적인 레이아웃(layout)은 중요하지 않다. 컴퓨터 시스템은 네트워크를 통하여 연결된 하나 이상의 컴퓨터를 포함할 수 있다.

마찬가지로, 컴퓨팅 시스템은 메모리 및 프로세서와 같은 내부 모듈이 전자 데이터 상의 동작의 수행과 함께 동작하는 하나의 물리적 장치로 구현될 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 전동기의 위치센서 보상 제어를 위한 방법은 이하에서 설명하는 컴퓨팅 시스템을 기반으로 상술한 실시 예들을 수행하도록 구현될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 전동기의 위치센서 보상 제어 방법 제공을 위한 장치의 오퍼레이팅 환경에 대하여 설명하도록 하겠다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전동기의 위치센서 보상 제어 방법 제공을 위한 장치의 오퍼레이팅 환경을 나타낸 도면이다.

도 5 및 이하의 설명은 본 발명이 구현될 수 있는 적절한 컴퓨팅 환경의 간단하고, 일반적인 설명을 제공하고자 한다. 요구사항은 아니지만, 본 발명은 컴퓨터 시스템에 의해 실행되고 있는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터 실행가능 명령어와 관련하여 기술될 수 있다.

일반적으로, 프로그램 모듈은 특정 태스크를 수행하거나 특정 추상 데이터 유형을 구현하는 루틴, 프로그램, 오브젝트, 컴포넌트, 데이터 구조 등을 포함한다. 컴퓨터 실행가능 명령어, 관련 데이터 구조, 및 프로그램 모듈은 본 명세서에 개시된 발명의 행위를 실행하는 프로그램 코드 수단의 예를 나타낸다.

도 5를 참조하면, 본 발명을 구현하는 예시적인 컴퓨팅 시스템은 프로세싱 유닛(11), 시스템 메모리(12), 및 상기 시스템 메모리(12)를 포함하는 다양한 시스템 컴포넌트를 상기 프로세싱 유닛(11)에 연결시키는 시스템 버스(10)를 포함하는 형태로 된 컴퓨팅 장치를 포함한다.

프로세싱 유닛(11)은 본 발명의 특징을 구현하도록 설계된 컴퓨터-실행가능 명령어를 실행시킬 수 있다.

시스템 버스(10)는 다양한 버스 아키텍처 중의 임의의 것을 사용하는 로컬 버스, 주변 버스, 및 메모리 버스 또는 메모리 컨트롤러를 포함하는 몇 가지 유형의 버스 구조 중의 임의의 것일 수 있다. 시스템 메모리(12)는 ROM(Read Only Memory)(12a) 및 RAM(Random Access Memory)(12b)을 포함한다.

시동중과 같은 때에 컴퓨팅 시스템 내의 구성요소들 간에 정보를 전송하는 것을 돕는 기본 루틴을 포함하는 기본 입출력 시스템(BIOS)(13a)은 일반적으로 ROM(12a)에 저장될 수 있다.

컴퓨팅 시스템은 저장 수단을 포함할 수 있는데, 예를 들어, 하드 디스크로부터 정보를 판독하거나 그 하드 디스크에 정보를 기록하는 하드 디스크 드라이브(15), 자기 디스크로부터 정보를 판독하거나 그 자기 디스크에 정보를 기록하는 자기 디스크 드라이브(16), 및 예를 들면, CD-ROM 또는 기타 광 매체 등의 광 디스크로부터 정보를 판독하거나 그 광 디스크에 정보를 기록하는 광 디스크 드라이브(17)를 포함할 수 있다.

하드 디스크 드라이브(15), 자기 디스크 드라이브(16), 및 광 디스크 드라이브(17)는 각각 하드 디스크 드라이브 인터페이스(18), 자기 디스크 드라이브-인터페이스(19), 및 광 드라이브 인터페이스(20)에 의해 시스템 버스(10)에 접속된다.

또한, 컴퓨팅 시스템은, 저장 수단으로서 외장 메모리(21)를 더 구비할 수 있다. 상기 외장 메모리(21)는 입출력 인터페이스(24)를 통해서 시스템 버스(10)에 접속될 수 있다.

상술한 드라이브 및 그 드라이브에 의해 판독 및 기록되는 관련 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 실행가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 및 기타 데이터의 비휘발성 저장을 제공한다.

본 명세서에서 기술된 예시적인 환경은 하드 디스크(15), 자기 디스크(16) 및 광 디스크(17)를 예시하고 있으나, 이외에 자기 카세트, 플래쉬 메모리 카드, DVD, 베루누이 카트리지(Bernoulli cartridge), RAM, ROM, 등을 포함하는, 데이터를 저장하는 다른 유형의 컴퓨터 판독가능 매체가 이용될 수 있다.

상기 프로세싱 유닛(11)에 의해 로딩되어 실행되는, 오퍼레이팅 시스템(13b), 하나 이상의 애플리케이션 프로그램(13c), 기타 프로그램 모듈(13d), 및 프로그램 데이터(13c)를 포함하는 하나 이상의 프로그램 모듈을 포함하는 프로그램 코드 수단은 하드 디스크(15), 자기 디스크(16), 광 디스크(17), ROM(12a) 또는 RAM(12b)에 저장될 수 있다.

아울러, 상기 컴퓨팅 시스템은, 키보드, 포인팅 장치, 마이크로폰, 조이 스틱, 게임 패드, 스캐너, 등과 같은 기타 입력 장치(22)를 통해 사용자로부터 명령 및 정보를 입력 받을 수 있다.

이들 입력 장치(22)는 시스템 버스(10)에 연결된 입출력 인터페이스(24)를 통해 프로세싱 유닛(11)에 접속될 수 있다. 입출력 인터페이스(24)는 예를 들면, 직렬 포트 인터페이스, PS/2 인터페이스, 병렬 포트 인터페이스, USB 인터페이스, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 1394 인터페이스(즉, 파이어와이어(FireWire) 인터페이스)와 같은 매우 다양한 서로 다른 인터페이스 중 임의의 것을 논리적으로 나타내거나, 다른 인터페이스의 조합까지도 논리적으로 나타낼 수 있다.

더하여, 본 발명이 적용되는 컴퓨팅 시스템은, 모니터 혹은 LCD와 같은 디스플레이 장치(26) 또는 스피커나 마이크로폰과 같은 오디오 장치(27)를 더 포함할 수 있으며, 이들은, 비디오/오디오 인터페이스(25)를 통해서 시스템 버스(10)에 접속된다. 예를 들면, 스피커 및 프린터 등의 (도시되지 않은) 기타 주변 출력 장치가 컴퓨터 시스템에 또한 접속될 수 있다.

상기 비디오/오디오 인터페이스부(25)는 HDMI(High Definition Multimedia Interface), GDI(Graphics Device Interface) 등을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명을 실행하는 컴퓨팅 시스템은, 예를 들면, 사무실-광역 또는 기업-광역 컴퓨터 네트워크, 홈 네트워크, 인트라넷, 및/또는 인터넷과 같은 네트워크에 접속 가능하다.

컴퓨터 시스템은 이러한 네트워크를 통해, 예를 들면, 원격 컴퓨터 시스템, 원격 애플리케이션, 및/또는 원격 데이터베이스와 같은 외부 소스들과의 데이터를 교환할 수 있다.

이를 위해 본 발명이 적용되는 컴퓨팅 시스템은 외부 소스로부터 데이터를 수신하고/거나 외부 소스로 데이터를 전송하는 네트워크 인터페이스(28)를 포함한다.

네트워크 인터페이스(28)는, 예를 들면, 네트워크 인터페이스 카드 및 대응하는 네트워크 드라이버 인터페이스 사양(Network Driver Interface Specification: "NDIS") 스택과 같은 하나 이상의 소프트웨어 및/또는 하드웨어 모듈의 논리적 조합으로 나타낼 수 있다.

마찬가지로, 컴퓨터 시스템은 입출력 인터페이스(24)를 통해 외부 소스로부터 데이터를 수신하거나 외부 소스로 데이터를 전송한다.

입출력 인터페이스(24)는 모뎀(23)(예를 들면, 표준 모뎀, 케이블 모뎀, 또는 디지털 가입자선(digital subscriber line: ) 모뎀)에 연결될 수 있으며, 이러한 모뎀(23)을 통해 외부 소스로부터 데이터를 수신하고/거나 외부 소스로 데이터를 전송할 수 있다.

도 5는 본 발명에 적절한 오퍼레이팅 환경을 나타내지만, 본 발명의 원리는, 필요하다면 적절한 수정으로, 본 발명의 원리를 구현할 수 있는 임의의 시스템에 채용될 수 있다.

도 5에 도시된 환경은 단지 예시적이며 본 발명의 원리가 구현될 수 있는 매우 다양한 환경의 작은 일부도 나타내지 못한다.

아울러, 본 발명의 전동기의 위치센서 보상 제어 과정 수행 시 발생되는 다양한 정보는 컴퓨팅 시스템에 관련된 임의의 컴퓨터 판독가능 매체에 저장되고 액세스될 수 있다.

예를 들면, 이러한 프로그램 모듈들의 일부 및 관련 프로그램 데이터의 일부는, 시스템 메모리(12)에 저장하기 위해, 오퍼레이팅 시스템(13b), 애플리케이션 프로그램(13c), 프로그램 모듈(13d), 및/또는 프로그램 데이터(13e)에 포함될 수 있다.

또한, 하드 디스크와 같은 대용량(mass) 저장 장치가 컴퓨팅 시스템에 연결되면, 이러한 프로그램 모듈 및 관련 프로그램 데이터는 대용량 저장 장치에 저장될 수 있다.

네트워크 환경에서, 본 발명과 관련된 프로그램 모듈 또는 그 일부는 입출력 인터페이스(24)의 모뎀(23) 또는 네트워크 인터페이스(25)를 통해 연결된 원격 컴퓨터 시스템에 저장될 수 있다. 이러한 모듈의 실행은 전술한 바와 같이 분산형 환경에서 수행될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다.

개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다.

반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다.

나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.

마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다.

특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다.

또한, 상술한 실시형태의 다양한 시스템 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 시스템들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.

본 명세서에서 설명한 주제의 특정한 실시형태를 설명하였다.

기타의 실시형태들은 이하의 청구항의 범위 내에 속한다.

예컨대, 청구항에서 인용된 동작들은 상이한 순서로 수행되면서도 여전히 바람직한 결과를 성취할 수 있다.

일 예로서, 첨부도면에 도시한 프로세스는 바람직한 결과를 얻기 위하여 반드시 그 특정한 도시된 순서나 순차적인 순서를 요구하지 않는다. 특정한 구현 예에서, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다.

본 기술한 설명은 본 발명의 최상의 모드를 제시하고 있으며, 본 발명을 설명하기 위하여, 그리고 통상의 기술자가 본 발명을 제작 및 이용할 수 있도록 하기 위한 예를 제공하고 있다.

이렇게 작성된 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하는 것이 아니다.

따라서, 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 통상의 기술자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다.

따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.

산업상 이용가능성

본 발명은 미리 결정된 전동기 출력에 따른 전압과 전류 위상차와 현재 출력되는 전압과 전류 위상차를 비교하여 전동기 전압 방정식을 이용하여 보정할 위치센서 오차를 계산하여 위치센서 오차 보정함으로써 전동기 회전자의 정확한 위치 추정으로 제어의 정밀도를 높일 수 있는 효과가 있다. 또한, 제어의 정밀도를 높임으로써 전동기의 출력을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

따라서 본 발명은 전동기의 위치센서 보상 제어 방법을 통해 전동기 발전 산업에 이바지 할 수 있으며, 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있다.

10: 오차 보정 모듈 20: 실제 위상차 산출 모듈
30: 추정 위상차 산출 모듈 100: 제어부
200: 메모리부

Claims

하기 <수학식 1>의 전동기 전압 방정식을 저장하는 메모리부;
전동기의 회전자에 대한 위치정보를 측정하는 위치센서로부터 측정된 현재 출력되는 전압과 전류 위상차를 산출하고, 미리 결정된 전동기 출력에 따른 전압과 전류 위상차를 산출하며, 상기 결정된 전동기 출력에 따른 전압과 전류 위상차와 현재 출력되는 전압과 전류 위상차를 비교하여 상기 위치센서의 오차를 보정하는 제어부를 포함하되,
상기 제어부는,
상기 전동기의 현재 출력되는 전압과 전류의 위상차를 상기 전동기 전압 방정식을 기초로 전압과 전류를 벡터화하여 산출하는 실제 위상차 산출 모듈;
상기 미리 결정된 전동기 출력에 따른 전압과 전류의 위상차를 상기 전동기 전압 방정식을 기초로 전압과 전류를 벡터화하여 산출하는 추정 위상차 산출 모듈; 및
상기 추정 위상차 산출 모듈로부터 산출된 전압과 전류의 위상차를 기준으로 상기 실제 위상차 산출 모듈로부터 산출된 전압과 전류의 위상차를 비교하여 오차를 산출하고, 상기 산출된 오차를 보정하는 제어신호를 생성하여 상기 전동기의 위치센서에 대한 오차를 보정하는 오차 보정 모듈;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기의 위치센서 보상 제어 장치.
[수학식 1]
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제1항에 있어서, 상기 <수학식 1>에서 ωψ_m항목은 회전자에서 발생하는 flux항목으로써 위치센서의 오차와 상관없이 q축 상에 위치하고, 나머지 항목들은 인가되는 전류의 d, q항목에 의하여 결정되므로 위치센서의 오차가 반영되어 실제 발생하고자 하는 위치와는 다르게 발생하는 것을 특징으로 하는 전동기의 위치센서 보상 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 <수학식 1>을 이용하여 위치센서 오차 보정을 제어할 시 상기 위치센서의 오차가 없는 이상적인 경우와 위치센서의 오차를 반영한 경우 전압과 전류의 위상차는 다르게 발생하는 것을 특징으로 하는 전동기의 위치센서 보상 제어 장치.
실제 위상차 산출 모듈이 전동기의 회전자에 대한 위치정보를 측정하는 위치센서로부터 측정된 현재 출력되는 전압과 전류의 위상차를 하기 <수학식 1>의 전동기 전압 방정식을 기초로 전압과 전류를 벡터화하여 산출하는 단계;
추정 위상차 산출 모듈이 미리 결정된 전동기 출력에 따른 전압과 전류의 위상차를 상기 전동기 전압 방정식을 기초로 전압과 전류를 벡터화하여 산출하는 단계; 및
오차 보정 모듈이 상기 추정 위상차 산출 모듈로부터 산출된 전압과 전류의 위상차를 기준으로 상기 실제 위상차 산출 모듈로부터 산출된 전압과 전류의 위상차를 비교하여 오차를 산출하고, 상기 산출된 오차를 보정하는 제어신호를 생성하여 상기 전동기의 위치센서에 대한 오차를 보정하는 단계;
를 포함하는 전동기의 위치센서 보상 제어 방법.
[수학식 1]
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