KR101926381B1

KR101926381B1 - Bldc 모터의 상 전류 제어 방법 및 이를 이용한 구동 제어장치

Info

Publication number: KR101926381B1
Application number: KR1020170056573A
Authority: KR
Inventors: 지종성; 김원태
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2017-05-02
Filing date: 2017-05-02
Publication date: 2018-12-07
Also published as: EP3399244A1; KR20180122259A; US10396693B2; EP3399244B1; US20180323736A1

Abstract

본 발명은 BLDC모터의 상 전류(constant current)를 피드백 받아 BLDC모터의 회전 속도를 제어함으로써 압력 대비 풍량을 크게 증가시킬 수 있는 BLDC 모터의 상 전류 제어 방법 및 이를 이용한 구동 제어장치로서, BLDC모터(16)의 출력단의 상 전류(I_qse)와 기준전류(I_std)를 비교하는 단계; 비교 결과, 상 전류가 기준전류보다 낮은 경우 증가된 속도 지령(ω^* _m)을 회전속도 제어부(10)에 인가하고, 상 전류가 기준전류보다 높은 경우 감소된 속도 지령을 회전속도 제어부에 인가하고, 상 전류가 기준전류와 같은 경우 동일한 속도 지령을 유지하여 회전속도 제어부에 인가하는 단계; 및 회전속도 제어부에서 상기 인가된 속도 지령에 따라 BLDC모터의 속도를 제어하는 단계;를 포함한다.
그리고 현재보다 고속의 풍량 모드로 진입하는 과정에서, BLDC모터의 출력단의 상 전류가 해당 풍량 모드의 진입기준전류를 넘는 시점의 BLDC모터의 현재 속도를 획득하는 단계; 및 상기 획득된 현재 속도를 속도 지령으로 하여 이를 회전속도 제어부에 인가하고 해당 풍량 모드에 진입 완료하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

BLDC 모터의 상 전류 제어 방법 및 이를 이용한 구동 제어장치{A CONSTANT CURRENT CONTROL METHOD FOR BRUSHLESS D.C. MOTOR AND A CONTROLLER USING THE SAME}

본 발명은 BLDC모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 BLDC모터의 상 전류(constant current)를 피드백 받아 BLDC모터의 회전 속도를 제어함으로써 압력 대비 풍량을 크게 증가시킬 수 있는 BLDC 모터의 상 전류 제어 방법 및 이를 이용한 구동 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 주방에는 고온의 열을 음식물에 가하여 끓이거나 굽는 등 요리를 하는 전기히터 또는 가스레인지와 같은 가열기구가 배치되는 조리대가 구비된다.

이때 조리대 위에 배치된 가열기구의 고열에 의해 가열되는 피조리물은, 가열되는 과정에서 연기, 냄새, 기름증기 등의 오염물질을 발생시키게 된다. 이러한 오염물질은 열에 의해 부유하여 주방 또는 실내 전체에 확산될 수 있으며, 이와 같이 확산된 오염물질은 불쾌한 악취를 제공하여 혐오감을 유발시키고, 특히 밀폐된 주방에서는 이러한 오염물질이 작업자의 집중력을 떨어뜨리고 작업자의 건강을 해치는 요인이 된다.

이에 따라, 주방에는 음식물 조리시 발생되는 연기, 냄새, 기름증기 등의 오염물질을 실외로 배출시키기 위해 레인지 후드가 설치된다.

이러한 레인지 후드는, 외관을 이루는 본체와, 본체 내부로 공기를 흡입하여 실외로 공기를 토출시키기 위한 기류를 발생시키는 송풍기와, 본체에 설치되어 본체 내부로 흡입되는 공기를 필터링하는 필터, 및 필터를 통과하여 본체 내부로 흡입된 공기를 실외로 토출시키기 위한 통로를 형성하는 배관 또는 덕트를 포함하여 이루어질 수 있다.

기존의 송풍기에 사용되는 AC모터는 각각의 풍량 모드마다 소정의 전력이 공급되기 때문에 회전 속도 제어가 불가능하다. 반면 BLDC모터의 경우 팬의 회전 속도를 제어할 수 있다는 장점이 있다.

종래의 BLDC모터의 경우, 초기에는 각각의 풍량 모드마다 회전 속도를 정속으로 제어하는 방식으로 모터에 대한 제어가 이루어졌다. 그러나 회전 속도 제어, 소위 RPM 제어 방식의 경우 후드 토출구 쪽에 유동저항(부하)이 있을 경우, 동일한 회전 속도로 팬이 회전하더라도 후드에서 발생하는 풍량이 감소하게 된다.

특히 RPM 제어 방식의 경우, 팬의 토출구 쪽에 유동저항이 거의 없다면 AC모터보다 풍량이 더 높을 수 있다. 그러나 어느 정도 이상의 유동저항이 발생하면 오히려 AC모터를 사용하는 것이 풍량을 더 높게 된다(도 4 참조).

이러한 점을 감안하여 BLDC모터에 고정전류 제어 방식을 적용함으로써, 팬의 토출구 쪽에 유동 저항이 작은 경우는 물론 유동 저항이 큰 경우에도 AC모터와 같거나 그보다 더 많은 풍량이 발생하도록 하는 제어가 가능하다. 그러나 이 경우, 팬의 토출구 쪽 유동저항이 클수록 AC모터와 BLDC모터 간 풍량 발생의 효율에 차이가 없기 때문에(도 4 참조), 굳이 복잡한 제어가 요구되는 BLDC모터를 적용해야 하는 의미가 무색해진다.

한편 레인지후드의 풍량 모드는 레인지후드의 설계자들이 의도한 풍량이 발생하도록 설정되어 있다. 그리고 이러한 풍량은 제품이 되는 본체, 송풍기 및 필터의 구조를 고려하여 결정된다. 그러나 레인지후드의 송풍기 후방의 덕트 구조는, 레인지후드의 설계자들이 제어할 수 있는 부분이 아니다. 따라서 레인지후드의 설치 구조나 환경이 달라지면(즉 다른 아파트 등에 설치되면), 해당 환경에 설치된 레인지후드의 풍량 모드에서 설계자들이 의도한 풍량이 발생하지 않게 되고, 이는 제품 성능의 저하로 연결될 수 있다.

따라서 레인지후드의 설치 환경이 달라지더라도 설계자들이 의도한 풍량이 발생할 수 있도록 BLDC모터를 제어해야만, 설계된 의도에 대응하도록 효율적으로 레인지후드가 작동할 수 있게 된다. 그리고 이러한 사항은 비단 레인지후드에만 한정되는 것은 아니다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 팬의 토출 측의 유동 저항이 증가하더라도 팬에서 발생하는 풍량을 증가시킬 수 있는 BLDC모터의 제어방법 및 그 구동 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, BLDC모터의 상 전류(constant current)가 해당 풍량 모드에서의 기준전류를 유지하도록 하기 위해, BLDC모터의 회전 속도를 제어하는 방법 및 그 구동 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 BLDC모터의 상 전류를 유지하는 방식으로 모터의 회전 속도를 제어할 때 발생할 수 있는 속도 울렁임(속도가 반복적으로 오르고 내리는 현상)을 방지할 수 있는 BLDC모터의 풍량모드 진입 제어방법 및 그 구동 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, BLDC모터(16)의 출력단의 상 전류(I_qse)와 기준전류(I_std)를 비교하는 단계; 비교 결과, 상 전류가 기준전류보다 낮은 경우 증가된 속도 지령(ω^* _m)을 회전속도 제어부(10)에 인가하고, 상 전류가 기준전류보다 높은 경우 감소된 속도 지령을 회전속도 제어부에 인가하고, 상 전류가 기준전류와 같은 경우 동일한 속도 지령을 유지하여 회전속도 제어부에 인가하는 단계; 및 회전속도 제어부에서 상기 인가된 속도 지령에 따라 BLDC모터의 속도를 제어하는 단계;를 포함하는 BLDC모터 제어방법을 제공한다.

상기 기준전류는 다단의 풍량모드에 각각 대응하여 기 설정된 값이다.

상기 속도 지령은 BLDC모터의 현재 속도(ω_m)가 피드백 된 후 상기 회전속도 제어부에 인가된다.

상기 회전속도 제어부는 속도 제어기(11)와 전류 제어기(12)를 포함하고, 상기 속도 지령은 상기 속도 제어기에 인가되며, 상기 속도 제어기는 인가된 상기 속도 지령에 대응하는 전류 지령(I^* _qse)을 상기 전류 제어기에 인가한다.

상기 전류 지령은 상기 BLDC모터의 출력단의 상 전류가 피드백 된 후 상기 전류 제어기에 인가된다.

현재보다 고속의 풍량 모드로 진입하는 과정에서, BLDC모터의 출력단의 상 전류가 해당 풍량 모드의 진입기준전류를 넘는 시점의 BLDC모터의 현재 속도를 획득하는 단계; 및 상기 획득된 현재 속도를 속도 지령으로 하여 이를 회전속도 제어부에 인가하고 해당 풍량 모드에 진입 완료하는 단계;를 포함한다.

상기 진입기준전류는 해당 풍량 모드의 기 설정된 기준전류보다 높은 값이다.

상기 BLDC모터의 현재 속도는 센서리스(sensorless) 방식으로 획득된다.

또한 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, BLDC모터(16); 상기 BLDC모터의 출력단의 상 전류(I_qse)를 입력 받고, 상기 상 전류와 기준전류(I_std)를 비교하여, 상 전류가 기준전류보다 낮은 경우 증가된 속도 지령(ω^* _m)을 출력하고, 상 전류가 기준전류보다 높은 경우 감소된 속도 지령을 출력하고, 상 전류가 기준전류와 같은 경우 동일한 속도 지령을 유지하여 출력하는 상 전류 제어부(20); 및 상기 상 전류 제어부에서 출력된 속도 지령을 입력 받아 상기 BLDC모터의 회전 속도를 제어하기 위한 전류 지령(I^* _qse)을 발생시키는 속도 제어기(11)를 포함하는 회전속도 제어부(10);를 포함하는 BLDC모터 구동 제어장치를 제공한다.

상기 속도 제어기에는 상기 상 전류 제어부에서 출력된 속도 지령에 상기 BLDC모터의 현재 속도(ω_m)가 피드백 된 지령이 입력된다.

BLDC모터(16)의 입력단의 전압 및 전류와 출력단의 전압 및 전류를 입력받아 현재 BLDC모터의 회전각 위치(θ_m)와 회전 속도(ω_m) 값을 출력하는 모터감지기(18);를 더 포함하고, 상기 모터감지기에서 출력된 회전 속도가 상기 상 전류 제어부에서 출력된 속도 지령에 피드백 된다.

고속의 풍량 모드로 진입하는 과정에서, 상기 상 전류 제어부는 BLDC모터의 출력단의 상 전류가 해당 풍량 모드의 진입기준전류를 넘는 시점의 BLDC모터의 현재 속도를 획득하고, 상기 획득된 현재 속도를 속도 지령으로 하여 이를 회전속도 제어부에 인가하고 해당 풍량 모드에 진입한다.

본 발명의 BLDC모터 구동 제어장치의 제어방법은 BLDC모터의 상 전류를 일정하게 유지하기 위한 알고리즘을 사용함으로 인해 BLDC모터에 의해 회전하는 팬의 토출구 측에 유동 저항이 있더라도 풍량이 거의 감소하지 않는다.

이에 따라, 가령 BLDC모터에 의해 회전하는 팬이, 유동 저항이 다양할 수밖에 없는 환경에 설치되더라도, 설계된 풍량을 일으킬 수 있다.

이러한 제어방법은 각 풍량모드의 기준전류를 정하고 BLDC모터의 상 전류와 해당 기준전류를 일치시키기 위한 회전 속도 제어만으로도 다단의 풍량모드에 모두 적용 가능하다.

또한 본 발명의 제어방법은 풍량모드 전환 과정, 특히 속도 상승 과정에서 발생하는 속도 울렁임 현상(소위 채터링 현상)을 방지할 수 있으므로, 안정적인 BLDC모터의 운용이 가능하다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 BLDC모터의 회전 속도 제어 알고리즘을 나타낸 제어 블록 선도,
도 2는 BLDC모터의 상 전류 일정 제어 알고리즘을 나타낸 제어 블록 선도,
도 3은 본 발명에 따른 BLDC모터에 대한 구동 제어의 순서도, 그리고,
도 4는 BLDC모터의 회전속도 고정 제어, 전류 고정 제어, 정(constant) 풍량 제어 및 AC모터의 사용에 따른 정압과 풍량의 관계의 실험 결과를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

[회전속도 제어부]

도 1은 BLDC모터의 회전 속도 제어 알고리즘을 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, BLDC모터(16)의 회전속도는 회전속도 제어부(10)에 의해 제어된다. 즉 회전속도 제어부(10)는 BLDC모터를 원하는 속도로 회전시킬 수 있도록 BLDC모터를 제어한다.

회전속도 제어부(10)에는 BLDC모터(16)의 회전속도에 대응하는 q축의 전류 지령(I^* _qse) 값이 매핑되어 있다. 그리고 이러한 전류 지령은 속도 제어기(11)에서 발생한다. 속도 제어기(11)에서 발생하는 전류 지령은 BLDC모터(16)의 출력단에서 출력되는 q축의 상 전류(I_qse) 값이 되먹임(feedback)된 후 전류 제어기(12)에 입력된다. 또한 BLDC모터의 출력단에서 출력되는 d축의 상 전류(I_dse) 값 역시 0 값을 가지는 d축 지령 전류(I^* _dse)에 피드백 된 후 상기 전류 제어기(12)에 입력된다.

전류 제어기(12)에서는 상 전류가 피드백 된 전류 지령을 입력 받아 d축 지령 전압(V^* _dse)과 q축 지령 전압(V^* _qse)을 발생시키고, 이는 2상3상 전환기(13)에 입력된다.

2상3상전환기(13)는 2상의 지령 전압을 3상의 전압으로 변환시켜 DPWM 제어부(14)로 입력하고, DPWM 제어부(14)에서는 이에 대응하여 인버터(130)의 스위칭을 제어하여 BLDC모터(16)를 구동한다.

그리고 센서리스 알고리즘으로 모터의 회전각 위치와 회전 속도를 추정하는 모터감지기(18)는, BLDC모터에서 검출되는 전류 및 전압과, 상기 전류 제어기(12)에서 출력되는 전류 및 전압을 비교하여, 현재 모터의 회전각 위치(θ_m)와 회전 속도(ω_m)를 추정하여 출력한다.

모터감지기에서 출력되는 현재 모터의 회전 속도는 지속적으로 모니터링 되고, 이에 따라 속도 제어기(11)의 전류 지령(I^* _qse) 값이 결정될 수 있다.

[상 전류 제어부]

상술한 회전속도 제어부(10)만으로 BLDC모터(16)의 회전속도를 제어하는 경우, 팬을 회전시키는 모터의 회전속도가 목표된 회전속도로 일정하게 유지될 수 있다. 그러나 레인지후드 등의 설치 환경에 따라 팬의 후방에 위치하는 덕트 등의 토출구에 유동 저항이 큰 경우에는 모터의 회전속도가 유지됨에도 불구하고 팬에 의해 발생하는 풍량은 감소하게 된다(도 4의 PQ선도의 ① 참조). 즉 팬은 회전하지만, 설계자가 설계했던 요구되는 풍량은 발생하지 않게 된다.

이러한 상황에서는 팬의 회전속도는 유지되지만, 팬이 풍량을 발생시키며 하게 되는 일이 줄어들므로, BLDC모터의 상 전류가 감소하는 현상이 발생한다. 따라서 토출 저항이 증가하더라도 풍량이 감소하지 않도록 하기 위해서는, 상기 상 전류가 감소하지 않도록 BLDC모터를 제어함으로써, 팬의 회전속도를 증가시켜 BLDC모터가 풍량을 발생시키기 위해 하는 일을 증가시킬 필요가 있다.

본 발명에 따르면 상 전류가 폐루프 즉 피드백 제어되는 것이 예시된다.

도 2는 BLDC모터의 상 전류 일정 제어 알고리즘을 나타낸 제어 블록 선도이고 도 3은 본 발명에 따른 BLDC모터에 대한 구동 제어의 순서도이다. 도 2에는, 도 1과 대비하여, 도 1에 도시된 BLDC모터의 회전속도 제어부(10)를 포함하고, 아울러 BLDC모터(16)의 상 전류(I_qse) 값을 지속적으로 제공받아, 그 값에 기초하여 BLDC모터의 회전속도 지령(ω^* _m)을 회전속도 제어부(10)에 출력하는 상 전류 제어부(20)를 더 포함한다.

회전속도 제어부(10)가 각 풍량 모드마다 매핑 값에 따라 지정된 회전속도로 BLDC모터(16)를 단독 제어하던 것과 비교하여, 상 전류 제어부(20)가 회전속도 제어부(10)와 함께 BLDC모터를 제어하게 되면, BLDC모터(16)의 상 전류가 일정하게 되도록 BLDC모터(16)의 회전속도를 제어하게 된다. 이러한 상 전류 제어부(20)에는, 각 풍량 모드마다 요구되는 기준전류가 설정되어 있다. 즉, 보다 고속의 풍량 모드에는 그만큼 높은 기준전류가 설정되어 있다고 이해할 수 있다.

도 2를 참조하면, 상 전류 제어부(20)의 상 전류 제어기(21)는 현재 BLDC모터의 상 전류(I_qse)와 해당 풍량 모드에서 요구되는 기준전류(I_std)를 비교한다. 그리고 비교 결과에 따라 상기 회전속도 제어부(10)의 속도 제어기(11)에 속도 지령(ω^* _m)을 출력한다.

그리고 상기 상 전류 제어기(21)의 속도 지령은 BLDC모터의 현재 속도가 피드백 되어 상기 회전속도 제어부(10)의 속도 제어기(11)에 입력된다. 상기 속도 제어기(11)는 상 전류 제어기(21)로부터 입력된 회전속도에 기초하여 BLDC모터가 회전하도록 BLDC모터(10)를 제어하게 된다.

도 2와 도 3b를 참조하여 본 발명에 따른 일 실시예로서 BLDC모터의 구동 제어방법을 구체적으로 살펴보면, BLDC모터의 출력단의 상 전류(I_qse) 값은 상 전류 제어부(20)의 상 전류 제어기(21)에 지속적으로 제공된다. 상 전류 제어기(21)는 제공받은 상 전류 값과 해당 풍량 모드에서의 기준전류(I_std)를 비교하게 된다.

비교 결과, 상 전류가 기준전류와 동일한 경우(즉, 풍량이 의도된 대로 잘 발생하고 있는 경우) 현재의 속도 지령을 그대로 일정하게 유지하고, 상 전류가 기준전류에 못 미치는 경우(즉, 풍량이 의도된 것보다 덜 발생하고 있는 경우) 증가된 속도 지령을 출력하고, 상 전류가 기준전류를 넘어서는 경우(즉, 풍량이 의도된 것보다 더 많이 발생하고 있는 경우) 감소된 속도 지령을 출력하게 된다.

그리고 회전속도 제어부(10)는 상기 속도 지령에 근거하여, BLDC모터의 회전속도를 제어한다. 이러한 모터의 구동 제어 과정에서도 BLDC모터의 출력단의 상 전류(I_qse) 값은 상 전류 제어부(20)의 상 전류 제어기(21)에 지속적으로 제공되어 피드백 제어가 지속된다.

이러한 피드백 제어 방식은 상 전류를 일정하게 유지시키기 위해 BLDC모터의 목표 회전 속도가 지속적으로 변할 수 있으므로, 전류 변동 제어에 해당한다. 이러한 전류 변동 제어에 따른 풍량 증가 효과는 도 4에 도시되어 있다. 즉 단순히 회전속도 제어부(10)만으로 BLDC모터의 회전속도를 제어하던 것(도 4의 ① 참조)과 대비하여, 본 발명에서와 같이 상 전류를 일정하게 유지하기 위한 전류 변동 제어(도 4의 ③ 참조)를 하게 되면, 토출 저항이 증가하여 정압이 높아지더라도 가장 많은 풍량을 발생시키는 것을 확인할 수 있다.

이는 BLDC모터에 고정된 전류를 공급하여 제어하는 경우(도 4의 ② 참조)와 대비하여서도 더 뛰어난 풍량 발생 효과를 가진다는 것을 확인할 수 있다. 즉 정압에 따라 풍량을 더욱 증가시키기 위해 요구되는 전류 값은 변동될 수 있는데, 고정된 전류를 공급하여 BLDC모터를 구동할 때에는 이러한 요구를 만족하지 못하므로, 그에 못 미치는 풍량이 발생하는 것이라 이해할 수 있다. 즉 도 4에 도시된 ③과 같은 PQ선도는, 앞서 설명한 바와 같이 상 전류 제어부(20)와 회전속도 제어부(10)를 함께 사용할 경우 얻을 수 있다.

한편 상기 기준 전류(I_std)는 해당 풍량 모드에서 어떤 한 수치가 아니라, 수치 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 그리고 이러한 기준 범위는 각 풍량 모드에서 상 전류의 변동이 최소화되도록 설정하는 것이 바람직하다.

앞서 설명한 실시예들에서는 센서리스 알고리즘을 이용한 모터감지기를 사용한 것이 예시되어 있으나, 인코더(encoder) 등 다른 다양한 방식의 모터감지기를 적용하여도 본 발명의 BLDC모터 구동 제어 방식이 적용될 수 있음은 물론이다.

[풍량 모드 진입 과정 제어]

앞서 설명한 풍량 모드 제어는 풍량 모드 진입 이후의 제어에 관한 것이다. 그런데 비센서 알고리즘 모터 감지기를 사용할 경우, 이미 풍량 모드를 진입한 후에는 알고리즘이 상당히 정확하지만, 풍량 모드에 진입하는 과정에서는 제어에 다소 불안한 요소를 가질 수 있다. 특히 풍량이 높아지는 방향으로 모드 변경이 있는 경우에는, 비센서 알고리즘을 사용할 때 속도 울렁임이 발생할 우려가 있다.

본 발명은 이러한 속도 울렁임 현상을 제거하기 위해, 도 3a에 도시된 풍량 모드 진입 과정 제어를 추가적으로 한다. 먼저 사용자에 의하거나 타이머 등에 의해 풍량 모드의 변경이 있는 경우, 해당 변경 명령이 풍량을 증가시키는 것인지, 감소시키는 것인지에 대해 판단한다. 풍량을 감소시키는 방향으로 풍량 모드가 변경된 경우에는, 속도 울렁임 등의 문제가 발생하지 아니하므로, 앞서 설명한 상 전류 제어 과정(도 3b 참조)에 돌입한다. 즉 낮아진 풍량 모드에 해당하는 기준전류(I_std)를 근거로 앞서 설명한 상 전류 제어를 하여 BLDC 모터의 속도를 낮추게 된다.

한편 풍량을 증가시키는 방향으로 풍량 모드가 변경된 경우에는, 상 전류 제어기(21)에서 변경된 해당 풍량 모드의 기준전류(I_std) 또는 해당 풍량 모드의 기준전류(I_std)보다 약간 높게 설정된 진입기준전류에 대응하는 속도 지령을 출력하여 BLDC모터의 속도를 상승시킨다. 이 과정에서도 BLDC모터의 상 전류(I_qse) 값은 지속적으로 상 전류 제어기(21)에 제공된다.

풍량을 증가시키는 방향으로 풍량 모드가 변경되었을 때에는, 해당 풍량 모드의 기준전류보다 약간 높은 값으로 설정된 진입기준전류를 기준으로 상 전류가 진입기준전류를 넘어서는지 판단한다. 아직 상 전류가 진입기준전류를 넘어서지 않은 상태에서는 지속적으로 속도가 상승되도록 BLDC모터의 제어가 지속된다.

그리고 속도를 증가시키는 모터 제어 결과, 모터의 출력단의 상 전류가 진입기준전류를 넘어서는 경우, 상 전류 제어부(20)는 진입기준전류를 넘어서는 시점에서의 BLDC모터의 회전 속도를 획득한다. 그리고 상 전류 제어부(20)는 상기 획득된 회전속도를 풍량모드 진입용 속도 지령(ω^** _m)으로 하여, 이를 회전속도 제어부(10)에 출력한다.

풍량모드 진입용 속도 지령(ω^** _m)을 근거로 한 회전속도 제어부(10)의 제어 결과, BLDC모터의 현재 속도가 풍량모드 진입용 속도 지령을 넘어서는 것이 확인되면, 비로소 풍량 모드의 진입을 완료하게 된다. 풍량 모드의 진입을 완료한 후에는 도 3b에 도시된 제어가 지속된다.

이러한 풍량 모드 진입 과정을 제어하는 것은, 풍량 모드가 낮아질 때에는 별다른 문제 없이 풍량 모드에 진입이 이루어지지만, 풍량 모드가 높아질 때에는 높아진 풍량 모드에 안정적으로 도달하지 못하고 속도 울렁임이 발생하는 현상 때문이다. 즉 상술한 풍량 모드 진입 과정 제어는, 목표 풍량 모드보다 더 높은 임시적인 풍량 모드까지 BLDC모터의 회전속도를 끌어올린 후, 다시 목표 풍량 모드(임시적인 풍량 모드보다 낮은 풍량을 가지는)로 BLDC 모터를 제어함으로써, 속도 울렁임 현상을 해결하는 것이라 할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

10: 회전속도 제어부
11: 속도 제어기
12: 전류 제어기
13: 2상3상 전환기
14: DPWM 제어부
15: 인버터
16: BLDC모터
17: 3상2상 전환기
18: 모터감지기(비센서 알고리즘 또는 센서)
20: 상 전류 제어부
21: 상 전류 제어기

Claims

BLDC모터(16)의 출력단의 상 전류(I_qse)와 기준전류(I_std)를 비교하는 단계;
비교 결과, 상 전류가 기준전류보다 낮은 경우 증가된 속도 지령(ω^* _m)을 회전속도 제어부(10)에 인가하고, 상 전류가 기준전류보다 높은 경우 감소된 속도 지령을 회전속도 제어부에 인가하고, 상 전류가 기준전류와 같은 경우 동일한 속도 지령을 유지하여 회전속도 제어부에 인가하는 단계; 및
회전속도 제어부에서 상기 인가된 속도 지령에 따라 BLDC모터의 속도를 제어하는 단계;를 포함하고,
현재보다 고속의 풍량 모드로 진입하는 과정에서,
BLDC모터의 출력단의 상 전류가 해당 풍량 모드의 진입기준전류를 넘는 시점의 BLDC모터의 현재 속도를 획득하는 단계; 및
상기 획득된 현재 속도를 속도 지령으로 하여 이를 회전속도 제어부에 인가하고 해당 풍량 모드에 진입 완료하는 단계;를 포함하는 BLDC모터 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 기준전류는 다단의 풍량모드에 각각 대응하여 기 설정된 값인 BLDC모터 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 속도 지령은 BLDC모터의 현재 속도(ω_m)가 피드백 된 후 상기 회전속도 제어부에 인가되는 BLDC모터 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 회전속도 제어부는 속도 제어기(11)와 전류 제어기(12)를 포함하고,
상기 속도 지령은 상기 속도 제어기에 인가되며,
상기 속도 제어기는 인가된 상기 속도 지령에 대응하는 전류 지령(I^* _qse)을 상기 전류 제어기에 인가하는 BLDC모터 제어방법.
청구항 4에 있어서,
상기 전류 지령은 상기 BLDC모터의 출력단의 상 전류가 피드백 된 후 상기 전류 제어기에 인가되는 BLDC모터 제어방법.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 진입기준전류는 해당 풍량 모드의 기 설정된 기준전류보다 높은 값인 BLDC모터 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 BLDC모터의 현재 속도는 센서리스(sensorless) 방식으로 획득되는 BLDC모터 제어방법.
BLDC모터(16);
상기 BLDC모터의 출력단의 상 전류(I_qse)를 입력 받고, 상기 상 전류와 기준전류(I_std)를 비교하여, 상 전류가 기준전류보다 낮은 경우 증가된 속도 지령(ω^* _m)을 출력하고, 상 전류가 기준전류보다 높은 경우 감소된 속도 지령을 출력하고, 상 전류가 기준전류와 같은 경우 동일한 속도 지령을 유지하여 출력하는 상 전류 제어부(20); 및
상기 상 전류 제어부에서 출력된 속도 지령을 입력 받아 상기 BLDC모터의 회전 속도를 제어하기 위한 전류 지령(I^* _qse)을 발생시키는 속도 제어기(11)를 포함하는 회전속도 제어부(10);를 포함하고,
고속의 풍량 모드로 진입하는 과정에서,
상기 상 전류 제어부는 BLDC모터의 출력단의 상 전류가 해당 풍량 모드의 진입기준전류를 넘는 시점의 BLDC모터의 현재 속도를 획득하고, 상기 획득된 현재 속도를 속도 지령으로 하여 이를 회전속도 제어부에 인가하고 해당 풍량 모드에 진입하는 BLDC모터 구동 제어장치.
청구항 9에 있어서,
상기 속도 제어기에는 상기 상 전류 제어부에서 출력된 속도 지령에 상기 BLDC모터의 현재 속도(ω_m)가 피드백 된 지령이 입력되는 BLDC모터 구동 제어장치.
청구항 10에 있어서,
BLDC모터(16)의 입력단의 전압 및 전류와 출력단의 전압 및 전류를 입력받아 현재 BLDC모터의 회전각 위치(θ_m)와 회전 속도(ω_m) 값을 출력하는 모터감지기(18);를 더 포함하고,
상기 모터감지기에서 출력된 회전 속도가 상기 상 전류 제어부에서 출력된 속도 지령에 피드백 되는 BLDC모터 구동 제어장치.
삭제
청구항 9에 있어서,
상기 진입기준전류는 해당 풍량 모드의 기 설정된 기준전류보다 높은 값인 BLDC모터 구동 제어장치.