KR102032218B1 - 모터의 위치 신호 보정부 및 이를 포함하는 모터 - Google Patents

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    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 모터는 제어 신호 및 보정된 위치 신호에 응답하여, 복수의 스위칭 신호들 및 3상 추정 전압들 중 어느 하나의 추정 상전압을 출력하는 모터 구동부, 상기 복수의 스위칭 신호들에 응답하여, 3상 전압들 및 3상 추정 전류들 중 상기 추정 상전압에 대응하는 어느 하나의 추정 상전류를 출력하는 PWM 인버터, 상기 3상 전압들을 기반으로 동작하며, 상기 동작에 따른 위치 신호를 출력하는 모터부, 상기 위치 신호 및 상기 추정 상전압 및 상기 추정 상전류를 수신하며, 상기 추정 상전압 및 상기 추정 상전류 간의 위상 차이를 검출하고, 상기 검출된 위상 차이에 응답하여 상기 위치 신호를 보정하는 위치 신호 보정부를 포함한다.

Description

모터의 위치 신호 보정부 및 이를 포함하는 모터{POSITION SIGNAL COMPENSATION UNIT OF MOTOR AND MOTOR COMPRISING THE POSITION COMPENSATION UNIT}
본 발명은 모터에 관한 것으로, 더 상세하게는 모터의 위치 신호 보정부 및 이를 포함하는 모터에 관한 것이다.
모터(Motor)는 전류가 자기장 내에서 받는 힘을 이용하여 전기에너지를 기계에너지로 변환하는 전동기 장치이다. 전동기는 입력 전원의 종류에 따라 교류전동기 및 직류전동기로 분류된다. 교류전동기는 고정자의 권선에 전류를 공급하여 자기장을 변화시켜 회전자를 회전시킨다. 직류전동기는 회전자에 일정한 전류를 공급하여 회전자를 회전시킨다. 이 때, 직류 전동기는 정류(brush)를 사용하여 회전자의 위치에 상관없이 일정한 방향으로 전류가 흐를 수 있도록 한다.
최근에는 전력전자제어 기술이 발달함에 따라, 전자 스위칭 기술을 사용하여 정류자를 사용하지 않는 직류 전동기, 즉 브러쉬리스(BrushLess Direct Current, 이하: BLDC) 모터가 제공되고 있다. BLDC 모터는 정류자를 사용하지 않기 때문에, 기계적인 마찰로 인한 열발생 및 정류자의 마모에 대한 문제점이 없다. 그러나, BLDC 모터를 제어하기 위하여 회전자의 위치를 검출하는 별도의 장치가 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은 회전자의 위치를 자동 보정하는 모터의 위치 신호 보정부 및 이를 포함하는 모터를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모터는 제어 신호 및 보정된 위치 신호에 응답하여, 복수의 스위칭 신호들 및 3상 추정 전압들 중 어느 하나의 추정 상전압을 출력하는 모터 구동부, 상기 복수의 스위칭 신호들에 응답하여, 3상 전압들 및 3상 추정 전류들 중 상기 추정 상전압에 대응하는 어느 하나의 추정 상전류를 출력하는 PWM 인버터, 상기 3상 전압들을 기반으로 동작하며, 상기 동작에 따른 위치 신호를 출력하는 모터부, 상기 위치 신호 및 상기 추정 상전압 및 상기 추정 상전류를 수신하며, 상기 추정 상전압 및 상기 추정 상전류 간의 위상 차이를 검출하고, 상기 검출된 위상 차이에 응답하여 상기 위치 신호를 보정하는 위치 신호 보정부를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모터의 위치 신호 보정부는 3상 추정 전압들 중 어느 하나의 추정 상전압을 수신하고, 상기 수신된 추정 상전압 및 접지 간의 전압 레벨 비교에 응답하여 전압 신호를 출력하는 제 1 비교기, 3상 추정 전류들 중 상기 추정 상전압에 대응하는 어느 하나의 추정 상전류를 수신하고, 상기 수신된 추정 상전류 및 접지간의 전류 레벨 비교에 응답하여 전류 신호를 출력하는 제 2 비교기, 상기 전압 신호 및 상기 전류 신호 간의 위상 차이를 검출하는 제 1 위상 검출부, 상기 전압 신호 및 상기 전류 신호 간의 위상 진단을 검출하는 제 2 위상 검출부, 상기 모터에 포함된 회전자의 위치를 기반으로 위치 신호를 수신하고, 상기 검출된 위상 차이 및 위상 진단에 응답하여, 상기 위치 신호를 보정하는 보정부를 포함한다.
본 발명에 따른 모터의 위치 신호 보정부는, 사전에 저장된 위치 보상 데이터에 기반하여 위치 신호를 보정하는 것이 아닌, 모터의 위치 신호를 자동적으로 보정할 수 있다. 따라서, 외부 환경 및 모터의 구동 환경에 상관없이, 모터의 위치 신호가 자동적으로 보정될 수 있는 모터가 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 모터 시스템 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 모터 구동부를 보여주는 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 PWM 인버터를 보여주는 블록도이다.
도 4는 도 1에 도시된 위치 신호 보정부를 보여주는 블록도이다.
도 5는 도 1에 도시된 위치 신호 보정부를 보여주는 회로도이다
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 동일한 구성 요소들은 동일한 참조번호를 이용하여 인용될 것이다. 유사한 구성 요소들은 유사한 참조번호들을 이용하여 인용될 것이다. 아래에서 설명될 본 발명에 따른 모터와, 그것에 의해 수행되는 동작은 예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.
본 발명의 설명에 있어서, 모터는 BLDC 모터(BrushLess Direct Current Motor, 이하: BLDC 모터)로 구현된 것으로서 설명될 수 있다. 또한, BLDC 모터는 위치 신호를 검출하기 위해, 홀 소자(Hall element)를 기반으로 하는 위치 센서들이 포함된 모터로 설명될 수 있다. 본 발명에 따른 BLDC 모터는 회전자의 위치 검출을 기반으로 설명되며, 회전자의 위치검출을 기반으로 BLDC 모터의 속도 정보가 획득될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 모터 시스템을 보여주는 블록도이다. 도 1을 참조하면, BLDC 모터 시스템(10)은 모터 구동부(100), PWM 인버터(200), BLDC 모터부(300), 및 위치 신호 보정부(400)를 포함한다.
모터 구동부(100)는 외부로부터 제어 신호(CTRL) 및 위치 신호 보정부(400)로부터 보정된 위치 신호(PST') 수신한다. 모터 구동부(100)는 수신된 제어 신호(CTRL) 및 보정된 위치 신호(PST’)에 응답하여, PWM 인버터(200)를 제어한다. 자세하게, 모터 구동부(100)는 수신된 제어 신호(CTRL) 및 보정된 위치 신호(PST')에 응답하여, PWM 인버터(200)를 제어하는 복수의 스위칭 신호들을 출력한다.
본 발명의 모터 구동부(100)와 비교하여, 기존의 모터 구동부는 보정 위치 신호가 수신되는 것이 아닌, BLDC 모터로부터 위치 신호가 직접적으로 수신된다. BLDC로부터 수신된 위치 신호에는 설계, 제조, 또는 외부 충격으로 인한, 회전자의 위치 오차가 포함된다. 따라서, 기존의 모터 구동부는 회전자의 위치 오차에 따라 보정이 필요한 위치 보정 데이터가 필요하다. 따라서, 기존의 모터 구동부는 위치 오차에 따른 위치 보정 데이터가 저장된 룩-업 테이블을 포함한다.
그러나, 외부 환경 및 모터의 구동 환경에 따라, 회전자의 위치 오차가 달라지기 때문에, 룩-업 테이블을 생성하는 데 많은 시간이 소요되는 문제점을 가진다. 또한, 룩-업 테이블을 저장하기 위한 메모리(Memory)가 필요하다.
본 발명의 모터 구동부(100)는 위치 오차가 포함된 위치 신호(PST)를 수신하는 것이 아닌, 위치 신호 보정부(400)를 통해 보정된 위치 신호(PST')를 수신한다. 따라서, 모터 구동부(100)는 위치 오차를 보정하는 위치 보정 데이터를 포함할 필요가 없다. 다시 말해, 모터 구동부(100)는 외부 환경 및 모터의 구동 환경에 기초하여 저장된, 룩-업 테이블을 생성할 필요가 없는 특징을 가진다.
PWM 인버터(200)는 모터 구동부(100)의 제어에 따라 3상 전압들(u, v, w)을 출력한다. 실시 예에 있어서, PWM 인버터(200)는 6개의 스위칭 소자들을 포함할 수 있다. PWM 인버터(200)는 모터 구동부(100)로부터 출력된 복수의 스위칭 신호들을 응답하여 6 개의 스위칭 소자들을 제어한다. PWM 인버터(200)는 6개의 스위칭 소자들을 제어함으로써, 3상 전압들(u, v, w)을 출력할 수 있다.
실시 예에 있어서, PWM 인버터(200)에 포함된 복수의 스위칭 소자들은 IGBT(insulated gate bipolar mode transistor), GTO(gate turn-off thyristor), 파워 다이오드 등과 같은 전력 반도체 소자를 기반으로 제공될 수 있다. 실시 예에 있어서, 3상 전압들(u, v, w)은 고조파(harmonic wave)를 포함한 정현파 형태를 가질 수 있다. 또한, 실시 예에 있어서, 모터 구동부(100) 및 PWM 인버터(200)는 하나의 모터 구동 모듈로서 제공될 수 있다.
BLDC 모터부(300)는 PWM 인버터(200)로부터 출력된 3상 전압들(u, v, w)에 응답하여 동작한다. 실시 예에 있어서, BLDC 모터부(300)는 홀 소자를 기반으로 하는, 위치 센서들이 포함된 모터일 수 있다. 홀 소자는 자기장의 세기를 측정하는 소자일 수 있다. BLDC 모터부(300)는 홀 소자에 기반하는 제 1 내지 제 3 위치 센서들(미도시)을 포함할 수 있다. 즉, 제 1 내지 제 3 위치 센서들은 회전자의 회전에 따라 변화하는 자기장의 세기를 측정하여 출력한다.
제 1 내지 제 3 위치 센서들은 회전자의 위치를 감지하기 위해, 고정된 위치에 위치될 수 있다. 이상적인 경우, 제 1 내지 제 3 위치 센서들의 간격은 기계각 120도를 가질 것이다. 그러나, 설계, 제조, 또는 외부 충격으로 인하여, 제 1 내지 제 3 위치 센서들의 위치가 변경될 수 있다. 변경된 위치 각은 위치 오차라 하기로 한다.
또한, BLDC 모터부(300)는 회전자(Rotor) 및 고정자(Stator)를 포함한다. 회전자는 영구자석(permanent magnet)으로 제공될 수 있으며, 고정자는 3상 전압들(u, v, w)을 공급받는다. 3상 전압들(u, v, w)의 기본파들(fundamental waves)은 특정 주파수를 갖는 정현파이므로, 3상 전압들(u, v, w)에 의해 고정자로부터 발생된 자기장이 변화한다. 변화하는 자기장의 방향을 기반으로 전자 유도 현상에 따라 전자기적인 힘이 발생한다. 회전자는 발생된 전자기적인 힘에 의해 회전될 수 있다.
또한, 실시 예에 있어서, BLDC 모터부(300)의 구동 방식은 180도 구동에 따른 정현파 전류로서 동작될 수 있다. 120도 구동 방식에 따른 BLDC 모터는, 60도 간격의 위치 신호를 기반으로 하는 구형파 전류로 동작된다. 그러나, 120도 구동 방식에 따른 BLDC 모터는 비용이 저렴한 장점을 갖지만, 토크 리플 및 소음이 발생되는 문제점을 가진다. 따라서, 본 발명에 따른 BLDC 모터부(300)의 구동 방식은 토크 리플을 감소시키기 위해, 180도 구동 방식에 따른 정현파 전류에 따라 동작될 수 있다.
위치 신호 보정부(400)는 BLDC 모터부(300)에 포함된 위치 센서들로부터 위치 신호(PST)를 수신한다. 위치 신호 보정부(400)는 수신된 위치 신호들에 응답하여, 보정된 위치 신호(PST')를 생성할 수 있다.
자세하게, 위치 신호 보정부(400)는 모터 구동부(100)로부터 상전압(Va) 및 PWM 인버터(200)로부터 상전류(Ia)를 수신한다. 상전압(Va) 및 상전류(Ia)는 BLDC 모터부(300)의 3 상에 인가되는 전압 및 전류들 중 어느 하나의 상에 인가되는 상전압 및 상전류일 수 있다. 또한, 실시 예에 있어서, 상전압(Va) 및 상전류(Ia)는 정현파 신호일 수 있다.
위치 신호 보정부(400)는 수신된 상전압(Va) 및 상전류(Ia) 간의 위상 차이를 검출한다. 위치 신호 보정부(400)는 검출된 위상 차이에 따라, 위치 신호(PST)의 위치 오차가 추정될 수 있다. 위치 신호 보정부(400)는 추정된 위치 오차에 따라, BLDC 모터부(300)로부터 수신된 위치 신호(PST)를 보정할 수 있다. 위치 신호 보정부(400)는 보정된 위치 신호(PST')를 모터 구동부(100)로 전달한다.
도 2는 도 1에 도시된 모터 구동부를 보여주는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 모터 구동부(100)는 구동 제어부(110), 전압 발생부(120), 및 펄스 변조부(130)를 포함한다.
구동 제어부(110)는 외부로부터 제어 신호(CTRL) 및 위치 신호 보정부(400)로부터 보정된 위치 신호(PST')를 수신한다. 구동 제어부(110)는 보정된 위치 신호(PST')에 응답하여, 지령 전압(Vref)의 위상을 제어한다.
구동 제어부(110)는 제어 신호(CTRL)를 수신하여, 지령 전압(Vref)의 크기 또는 주파수를 제어한다. 예를 들어, 제어 신호(CTRL)는 BLDC 모터부(300)의 목표 속도 정보를 포함할 수 있다. 구동 제어부(110)는 목표 속도 정보를 기반으로 지령 전압(Vref)의 크기 또는 주파수를 제어할 수 있다.
자세하게, BLDC 모터부(300)의 속도가 목표 속도보다 작은 경우, 구동 제어부(110)는 지령 전압(Vref)의 크기를 증가시키거나 또는 주파수를 높일 수 있다. 이와 반대로, BLDC 모터부(300)의 속도가 목표 속도보다 높은 경우, 구동 제어부(110)는 지령 전압(Vref)의 크기를 감소시키거나 또는 주파수를 낮출 수 있다.
전압 발생부(120)는 구동 제어부(110)의 제어에 따라 지령 전압(Vref)을 생성할 수 있다. 생성된 지령 전압(Vref)은 펄스 변조부(130)로 전송된다. 예시적으로, 지령 전압(Vref)의 형태는 PWM 변조 방식에 따라 다를 수 있다.
또한, 전압 발생부(120)는 지령 전압(Vref)에 기초하여, 3 상의 전압들 중 어느 하나의 상전압(Va)을 위치 신호 보정부(400, 도1 참조)로 전달한다. 전압 발생부(120)로부터 3 상 전압들 각각이 위치 신호 보정부(400)로 전달되는 것이 아닌, 하나의 상전압(Va)만을 전송하는 것은 3 상 전압들 간의 위치 오차가 동일하게 발생하기 때문이다. 예시적으로, 3 상 전압들은 각각 120도 만큼의 위상차를 가질 수 있다.
또한, 실시 예에 있어서, 전압 발생부(120)로부터 발생하는 3 상 전압들에 기반하여, BLDC 모터부(300)에 인가되는 3 상 전압들(u, v, w)이 추정될 수 있다.
펄스 변조부(130)는 수신된 지령 전압(Vref)을 기반으로 복수의 스위칭 신호들을 출력할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 PWM 인버터를 보여주는 블록도이다. 도 3을 참조하면, PWM 인버터(200)는 인버터(210), DC-링크(220), 및 전류 감지부(230)를 포함한다.
인버터(210)는 펄스 변조부(130)로부터 복수의 스위칭 신호들을 수신하고, 수신된 복수의 스위칭 신호들을 기반으로 3상 전압들(u, v, w)을 출력한다. DC-링크(220)는 인버터(210)가 3상 전압들(u, v, w)을 출력할 수 있도록 전원을 공급한다. 예시적으로, 3상 전압들(u, v, w)은 180도 구동에 따른 정현파 형태일 수 있다. 예시적으로, 3상 전압들(u, v, w)의 최대값은 DC-링크(220)의 전압(VDC)일 수 있다.
전류 감지부(230)는 인버터(210)로부터 BLDC 모터부(300)에 인가되는 3상 전압들(u, v, w)에 기반한, 3상 전류들을 감지할 수 있다. 전류 감지부(230)는 감지된 3상 전류들 중 어느 하나의 상전류(Ia)를 위치 신호 보정부(400, 도1 참조)로 전달한다. 마찬가지로, 전류 감지부(230)로부터 3상 전류들 각각이 위치 신호 보정부(400)로 전달되는 것이 아닌, 하나의 상전류(Ia)만을 전송하는 것은 3상 전류들 간의 위치 오차가 동일하게 발생하기 때문이다. 실시 예에 있어서, 전류 감지부(230)는 3 상 전류들을 감지하는 방식으로서, 전류 센서 방식 및 저항 방식을 이용하여 3상 전류들을 감지할 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 위치 신호 보정부를 보여주는 블록도이다. 도 4를 참조하면, 위치 신호 보정부(400)는 제 1 비교기(410), 제 2 비교기(420), 제 1 위상 검출부(430), 제 2 위상 검출부(440), 및 보정부(450)를 포함한다.
제 1 비교기(410)는 전압 발생부(120, 도2 참조)로부터 상전압(Va)을 수신한다. 실시 예에 있어서, 상전압(Va)은 정현파일 수 있다. 제 1 비교기(410)는 수신된 상전압(Va)과 접지 전압의 전압 레벨 비교에 따라, 전압 신호를 생성한다. 제 1 비교기(410)는 생성된 전압 신호를 제 1 및 제 2 위상 검출부들(430, 440)에 전달한다.
제 2 비교기(420)는 전류 감지부(230, 도3 참조)로부터 상전류(Ia)를 수신한다. 실시 예에 있어서, 상전류(Ia)는 정현파일 수 있다. 제 2 비교기(420)는 수신된 상전류(Ia)와 접지 전류의 전류 레벨 비교에 따라, 전류 신호를 생성한다. 제 2 비교기(420)는 생성된 전류 신호를 제 1 및 제 2 위상 검출부들(430, 440)에 전달한다.
제 1 위상 검출부(430)는 제 1 및 제 2 비교기들(410, 420)로부터 전압 신호 및 전류 신호를 수신한다. 제 1 위상 검출부(430)는 수신된 전압 신호 및 전류 신호를 논리 연산함으로써, 두 신호 간의 위상 차이 신호를 검출할 수 있다. 제 1 위상 검출부(430)는 검출된 위상 차이 신호를 보정부(450)로 전달한다.
마찬가지로, 제 2 위상 검출부(440)는 제 1 및 제 2 비교기들(410, 420)로부터 전압 신호 및 전류 신호를 수신한다. 제 2 위상 검출부(440)는 수신된 전압 신호 및 전류 신호에 기초하여, 두 신호 간의 진상(Leading, 이하:Lead) 또는 지상(Lagging, 이하:Lag)에 대한 위상 진단을 검출할 수 있다. 예를 들어, 제 2 위상 검출부(440)는 전압 신호의 위상이 전류 신호의 위상 보다 앞설 경우 진상에 해당하는 위상 진단 신호를 검출할 수 있다. 이와 반대로, 제 2 위상 검출부(440)는 전류 신호의 위상이 전압 신호의 위상 보다 앞설 경우 지상에 해당하는 위상 진단 신호를 검출할 수 있다.
보정부(450)는 제 1 및 제 2 위상 검출부들(430. 400)로부터 위상 차이 신호 및 위상 진단 신호를 수신한다. 보정부(450)는 수신된 위상 차이 및 위상 진단 신호에 응답하여, BLDC 모터부(300)로부터 수신된 위치 신호(PST)의 위치 오차를 보정할 수 있다. 보정부(450)는 수신된 위치 신호(PST)에 기초하여, 보정된 위치 신호(PST')를 모터 구동부(100, 도1 참조)로 전달한다.
상술된 바와 같이, 위치 신호 보정부(400)는 상전압(Va) 및 상전류(Ia)에 기초하여, 위치 신호(PST)에 포함된 위치 오차를 보정할 수 있다. 위치 신호 보정부(400)의 동작에 대해서는 도 5를 통해 보다 자세히 설명된다.
도 5는 도 1에 도시된 위치 신호 보정부를 보여주는 회로도이다. 도 5를 참조하면, 제 1 비교기(410)는 상전압(Va) 및 접지 전압 간의 전압 레벨 비교에 따라, 전압 신호를 출력한다. 실시 예에 있어서, 상전압(Va)은 정현파 신호로서 구현되며, 상전압(Va)의 레벨이 접지 전압의 레벨보다 높을 경우, 제 1 비교기(410)는 하이 레벨의 전압 신호를 출력한다. 이와 반대로, 상전압(Va)의 레벨이 접지 전압의 레벨보다 낮을 경우, 제 1 비교기(410)는 로우 레벨의 전압 신호를 출력한다.
제 2 비교기(420)는 상전류(Ia) 및 접지 전압 간의 전압 레벨에 따라, 전류 신호를 출력한다. 실시 예에 있어서, 상전류(Ia)는 정현파 신호로서 구현되며, 상전류(Ia)의 레벨이 접지 전류의 레벨보다 높을 경우, 제 2 비교기(420)는 하이 레벨의 전류 신호를 출력한다. 이와 반대로, 상전류(Ia)의 레벨이 접지 전류의 레벨보다 낮을 경우, 제 2 비교기(420)는 로우 레벨의 전류 신호를 출력한다.
제 1 위상 검출부(430)는 논리 연산부(431) 및 카운터(432)를 포함한다. 논리 연산부(431)는 제 1 비교기(410)로부터 전압 신호 및 제 2 비교기(420)로부터 전류 신호를 수신한다. 실시 예에 있어서, 논리 연산부(431)는 XOR(Exclusive OR) 연산부 일 수 있다. 논리 연산부(431)는 수신된 전압 신호 및 전류 신호 간의 연산 결과에 따른 위상 차이를 검출한다. 논리 연산부(431)는 검출된 위상 차이 정보를 카운터(432)로 출력한다.
카운터(432)는 논리 연산부(431)로부터 위상 차이 정보를 수신하고, 수신된 위상 차이 정보에 대응하는 카운터 수를 검출한다. 카운터(432)는 검출된 카운터 수에 응답하여, 위상 차이 신호를 생성할 수 있다. 카운터(432)는 생성된 위상 차이 신호를 보정부(450)로 전달한다.
제 2 위상 검출부(430)는 위상 진단부(441)를 포함한다. 위상 진단부(441)는 논리 연산부(431)와 마찬가지로, 제 1 비교기(410)로부터 전압 신호 및 제 2 비교기(420)로부터 전류 신호를 수신한다. 위상 진단부(441)는 수신된 전압 신호 및 전류 신호에 응답하여, 두 신호 간의 진상 또는 지상 관계를 진단한다. 위상 진단부(441)는 진단된 결과에 따른 위상 진단 신호를 보정부(450)로 전달한다.
보정부(450)는 카운터(432)로부터 위상 비교 신호 및 위상 진단부(441)로부터 위상 진단 신호를 수신한다. 또한, 보정부(450)는 BLDC 모터부(300)로부터 위치 신호(PST)를 수신한다. 예시적으로, 위치 신호(PST)에는 외부 환경 및 BLDC 구동 동작에 따른 회전자의 위치 오차가 포함될 수 있다. 보정부(450)는 위상 비교 신호 및 위상 진단 신호에 응답하여, 수신된 위치 신호(PST)의 위치 오차를 보정할 수 있다.
예시적으로, 보정부(450)는 위상 진단 신호의 결과가 진상일 경우, 즉 전압 신호의 위상이 전류 신호의 위상보다 앞설 경우, 위상 비교 신호에 이득을 곱하여 위치 신호(PST)에 가산한다. 이와 반대로, 위상 진단 신호의 결과가 지상일 경우, 위상 비교 신호에 이득을 곱하여 위치 신호(PST)에 감산한다.
따라서, 보정부(450)는 보정된 위치 신호(PST')를 출력할 수 있다. 보정부(450)는 보정된 위치 신호(PST')를 모터 구동부(100, 도1 참조)로 전달한다.
상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 BLDC 모터 시스템(10)은 외부 환경 및 BLDC 모터부(300)의 구동 환경에 따라 발생된 회전자의 위치 오차를, 위치 신호 보정부를 통해 보정할 수 있다. 따라서, BLDC 모터 시스템(10)은 BLDC 모터 및 외부 환경 조건에 따라 위치 보정 데이터가 저장된 룩-업 테이블이 필요 없어, 효율적으로 회전자의 위치 오차를 보정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 BLDC 모터 시스템은 홀 센서 소자를 기반으로 하는 위치 센서가 포함된 BLDC 모터로서 설명되었지만, 이는 이에 국한되지 않는다. 다시 말해, BLDC 모터 시스템은 센서가 필요 없는 센서리스(Sensorless) 구동 방식으로 구현되는 BLDC 모터를 포함할 수 있다. 예시적으로, 센서리스 구동 방식으로 BLDC 모터가 구현될 경우, BLDC 모터로부터 출력되는 위치 신호는 인버터로부터 출력되는 3 상 전압들에 기반하여, 검출될 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: BLDC 모터 시스템
100: 모터 구동부
200: PWM 인버터
300: BLDC 모터
400: 위치 신호 보정부

Claims (12)

  1. 제어 신호 및 보정된 위치 신호에 응답하여, 복수의 스위칭 신호들 및 3상 추정 전압들 중 어느 하나의 추정 상전압을 출력하는 모터 구동부;
    상기 복수의 스위칭 신호들에 응답하여, 3상 전압들 및 3상 추정 전류들 중 상기 추정 상전압에 대응하는 어느 하나의 추정 상전류를 출력하는 PWM 인버터;
    상기 3상 전압들을 기반으로 동작하며, 상기 동작에 따른 위치 신호를 출력하는 모터부; 및
    상기 위치 신호, 상기 추정 상전압, 및 상기 추정 상전류를 수신하고, 상기 추정 상전압 및 상기 추정 상전류 간의 위상 차이를 검출하고, 그리고 상기 모터부에 대한 보정 데이터가 저장된 룩-업 테이블을 이용하는 대신에 상기 추정 상전압 및 상기 추정 상전류 간의 진상 또는 지상에 따라 상기 위상 차이에 이득이 곱해진 값을 상기 위치 신호에 가산하거나 감산하여 상기 위치 신호를 자동적으로 보정하는 위치 신호 보정부를 포함하되,
    상기 모터부가 복수의 위치 센서들을 포함하면, 상기 복수의 위치 센서들은 상기 모터부에 포함된 회전자의 위치를 기반으로 상기 위치 신호를 출력하거나, 또는
    상기 모터부가 상기 복수의 위치 센서들을 포함하지 않고 센서리스 구동 방식으로 구현되면, 상기 위치 신호는 상기 PWM 인버터로부터 출력되는 상기 3상 전압들에 기반하여 검출되는 모터.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 위치 센서들은 홀 소자를 기반으로 제공되는 모터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터 구동부는,
    상기 제어 신호 및 상기 보정된 위치 신호에 응답하여, 지령 전압을 제어하는 제어 신호를 출력하는 구동 제어부;
    상기 제어 신호에 응답하여 상기 지령 전압을 생성하고, 상기 지령 전압에 기초하여 상기 3상 추정 전압들 중 어느 하나의 상기 추정 상전압을 출력하는 전압 발생부; 및
    상기 지령 전압을 수신하고, 상기 수신된 지령 전압에 응답하여 상기 복수의 스위칭 신호들을 출력하는 펄스 변조부를 포함하는 모터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 구동 제어부는 상기 지령 전압의 크기 또는 주파수를 제어하는 상기 제어 신호를 출력하는 모터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 3상 전압들은 고조파를 포함한 정현파 형태인 모터.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터부는 BLDC 방식인 모터.
  8. 모터부 및 PWM 인버터를 포함하는 모터의 위치 신호 보정부에 있어서,
    3상 추정 전압들 중 어느 하나의 추정 상전압을 수신하고, 상기 수신된 추정 상전압 및 접지 간의 전압 레벨 비교에 응답하여 전압 신호를 출력하는 제 1 비교기;
    3상 추정 전류들 중 상기 추정 상전압에 대응하는 어느 하나의 추정 상전류를 수신하고, 상기 수신된 추정 상전류 및 접지간의 전류 레벨 비교에 응답하여 전류 신호를 출력하는 제 2 비교기;
    상기 전압 신호 및 상기 전류 신호 간의 위상 차이를 검출하는 제 1 위상 검출부;
    상기 전압 신호 및 상기 전류 신호 간의 진상 또는 지상을 검출하는 제 2 위상 검출부; 및
    상기 모터에 포함된 회전자의 위치를 기반으로 위치 신호를 수신하고, 그리고 상기 모터부에 대한 보정 데이터가 저장된 룩-업 테이블을 이용하는 대신에 상기 진상 또는 상기 지상에 따라 상기 위상 차이에 이득이 곱해진 값을 상기 위치 신호에 가산하거나 감산하여 상기 위치 신호를 자동적으로 보정하는 보정부를 포함하되,
    상기 모터부가 복수의 위치 센서들을 포함하면, 상기 복수의 위치 센서들은 상기 모터부에 포함된 회전자의 위치를 기반으로 상기 위치 신호를 출력하거나, 또는
    상기 모터부가 상기 복수의 위치 센서들을 포함하지 않고 센서리스 구동 방식으로 구현되면, 상기 위치 신호는 상기 PWM 인버터로부터 출력되는 3상 전압들에 기반하여 검출되는 모터의 위치 신호 보정부.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 위상 검출부는,
    상기 전압 신호 및 상기 전류 신호 간의 위상 차이를 검출하는 논리 연산부; 및
    상기 위상 차이에 따른 카운터 수를 검출하고, 검출된 카운터 수에 기반하여 상기 위상 차이 신호를 출력하는 카운터를 포함하는 모터의 위치 신호 보정부.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 논리 연산부는 XOR 논리 연산기인 모터의 위치 신호 보정부.
  11. 삭제
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 비교기는, 상기 수신된 추정 상전압의 전압 레벨이 접지의 레벨보다 높아지거나 낮아질 경우, 상기 전압 신호의 레벨을 천이하여 출력하며,
    상기 제 2 비교기는 상기 수신된 추정 상전류의 전류 레벨이 접지의 레벨보다 높아지거나 낮아질 경우, 상기 전류 신호의 레벨을 천이하여 출력하는 모터의 위치 신호 보정부.



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