KR102047877B1 - Apparatus and method for controlling PWM signal - Google Patents
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Abstract
본 발명은 PWM 신호 제어 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노이즈로 인해 PWM 신호가 일시적으로 차단되더라도, 차단이 해제된 후 정상적인 PWM 신호를 출력하도록 PWM 신호의 듀티비를 제어하는 PWM 신호 제어 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM 신호 제어 장치는 코일이 권선된 고정자 및 상기 고정자 내에 배치되며 상기 코일에서 발생된 자기장에 의해 회전하는 회전자를 포함하는 모터, PWM 신호에 따라 상기 코일에 교류 전류를 제공하는 인버터, 상기 모터의 모터구동정보 및 상기 인버터의 출력전류를 이용하여 상기 PWM 신호의 듀티비를 제어하는 마이컴 및 상기 PWM 신호를 상기 인버터에 제공하고, 상기 인버터의 출력전류가 과전류인지 여부에 따라 고장신호를 생성하고 상기 PWM 신호를 차단시간 동안 차단하는 게이트 드라이버를 포함하고, 상기 마이컴은, 상기 고장신호가 생성되면 상기 고장신호의 생성시점 이전의 샘플링주기에 검출된 상기 인버터의 출력전류 값을 메모리에 저장하고, 상기 모터구동정보 및 상기 메모리에 저장된 상기 출력전류 값을 이용하여 상기 차단시간 이후 상기 인버터에 제공되는 상기 PWM 신호의 듀티비를 제어하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a PWM signal control device, and more particularly, to a PWM signal control device for controlling the duty ratio of the PWM signal to output a normal PWM signal after the block is released, even if the PWM signal is temporarily blocked due to noise. It is about. PWM signal control device according to an embodiment of the present invention is a motor comprising a stator coiled and a rotor disposed in the stator is rotated by a magnetic field generated in the coil, the alternating current to the coil in accordance with the PWM signal Providing an inverter, a microcomputer for controlling the duty ratio of the PWM signal using the motor driving information of the motor and the output current of the inverter, and providing the PWM signal to the inverter, and whether the output current of the inverter is an overcurrent And a gate driver for generating a fault signal and blocking the PWM signal for a cutoff time, wherein the microcomputer outputs the output current of the inverter detected in the sampling period before the fault signal is generated when the fault signal is generated. The value is stored in a memory, and the motor drive information and the output current value stored in the memory are stored. And characterized by controlling the duty ratio of the PWM signal provided after the off time the inverter.
Description
본 발명은 PWM 신호 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노이즈로 인해 PWM 신호가 일시적으로 차단되더라도, 차단이 해제된 후 정상적인 PWM 신호를 출력하도록 PWM 신호의 듀티비를 제어하는 PWM 신호 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a PWM signal control device and method, and more particularly, even if the PWM signal is temporarily blocked due to noise, PWM signal control to control the duty ratio of the PWM signal to output a normal PWM signal after the block is released An apparatus and method are provided.
정밀 제어가 가능한 소형 모터는 크게 AC 모터, DC 모터, 브러시리스 DC 모터(Brushless DC moter; BLDC), 릴럭턴스 모터(reluctance motor) 등으로 구분된다.Small motors capable of precise control are largely classified into AC motors, DC motors, Brushless DC motors (BLDC), and reluctance motors.
이러한 소형 모터는 AV(Audio-Visual) 기기용, 컴퓨터용, 가전용, 산업용 등으로 사용되고 있는데, 특히 가전 분야는 소형 모터의 최대 시장 중에 하나이다. 최근의 가전 제품은 점차 고급화되고 있으며, 이에 따라 가전 제품에 내장되는 고성능 모터에 대한 요구가 증가하고 있다.Such small motors are used for AV (Audio-Visual) devices, computers, home appliances, industrial, and the like. In particular, the home appliance field is one of the largest markets for small motors. Recently, home appliances are gradually being advanced, and accordingly, there is an increasing demand for high-performance motors embedded in home appliances.
특히, 브러시리스 DC 모터는 브러시와 정류자가 없는 모터로서, 기계적인 마찰이 발생하지 않고 속도 제어와 토크 제어가 뛰어나다. 또한, 브러시리스 DC 모터는 소형화가 용이하고, 내구성이 강하며, 수명이 매우 길다는 장점이 있어 많은 가전 제품에 이용되고 있다.In particular, the brushless DC motor is a motor without a brush and a commutator, it is excellent in speed control and torque control without mechanical friction. In addition, the brushless DC motor is easy to miniaturize, has a strong durability and a very long life has been used in many home appliances.
최근에는 크기는 매우 작지만 흡입력이 강한 가정용 청소기에 대한 수요가 늘어가고 있으며, 이에 따라 청소기에 내장되는 브러시리스 DC 모터의 회전 속도가 점차 고속화되고 있다.Recently, there is an increasing demand for a household cleaner having a small size but strong suction power, and thus the rotation speed of the brushless DC motor included in the cleaner is gradually increasing.
브러시리스 DC 모터는 PWM 신호에 따라 동작하는 인버터에 의해 구동되는데, 모터가 고속으로 회전하는 경우 모터를 구동하는 디바이스(예를 들어, 인버터 또는 게이트 드라이버 등)에 노이즈가 발생하게 된다.The brushless DC motor is driven by an inverter operating according to a PWM signal. When the motor rotates at a high speed, noise is generated in a device (eg, an inverter or a gate driver) driving the motor.
한편, 모터는 인버터의 출력전류 값에 따라 피드백 제어되는데, 상술한 노이즈로 인해 PWM 신호가 일시적으로 차단되면, PWM 신호가 차단된 이후 인버터의 출력전류 값은 비유효값(garbage value)이 되어 모터에 대한 정상적인 피드백 제어가 수행되지 않는다.On the other hand, the motor is feedback-controlled according to the output current value of the inverter, if the PWM signal is temporarily cut off due to the noise described above, after the PWM signal is cut off the output current value of the inverter becomes a garbage value (garbage value) Normal feedback control for is not performed.
다시 말해, 모터가 고속으로 회전할 때 발생하는 노이즈로 인해 PWM 신호가 일시적으로 차단되면 비유효값에 기초한 피드백 제어가 수행되고, 이에 따라 PWM 신호가 발산 제어되어 시스템 장애가 발생되거나, PWM 신호가 0으로 수렴 제어되어 모터의 구동이 중지되는 문제점이 발생한다.In other words, if the PWM signal is temporarily blocked due to noise generated when the motor rotates at a high speed, feedback control based on an invalid value is performed. Accordingly, the PWM signal is divergently controlled to cause a system failure, or the PWM signal is zero. There is a problem that the convergence control to stop the driving of the motor.
이에 따라, 노이즈로 인해 PWM 신호가 일시적으로 차단되더라도 모터를 안정적으로 제어할 수 있는 방법이 요구되고 있다.Accordingly, there is a demand for a method of stably controlling the motor even if the PWM signal is temporarily blocked due to noise.
본 발명은 노이즈로 인해 PWM 신호가 일시적으로 차단되더라도, 차단이 해제된 후 정상적인 PWM 신호를 출력하도록 PWM 신호의 듀티비를 제어하는 PWM 신호 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a PWM signal control device and method for controlling the duty ratio of the PWM signal to output a normal PWM signal after the block is released even if the PWM signal is temporarily blocked due to noise.
본 발명은 인버터의 출력전류가 과전류이면 고장신호를 생성하고 인버터에 제공되는 PWM 신호를 차단시간 동안 차단하는 게이트 드라이버를 포함한다. 또한, 본 발명은 고장신호가 생성되면 고장신호의 생성시점 이전의 샘플링주기에 검출된 인버터의 출력전류 값을 이용하여 차단시간 이후 인버터에 제공되는 PWM 신호의 듀티비를 제어하는 마이컴을 더 포함한다. 이에 따라, 본 발명은 노이즈로 인해 PWM 신호가 일시적으로 차단되더라도, 차단이 해제된 후 정상적인 PWM 신호를 출력하도록 PWM 신호의 듀티비를 제어할 수 있다.The present invention includes a gate driver that generates a fault signal and blocks a PWM signal provided to the inverter during the interruption time when the output current of the inverter is an overcurrent. In addition, the present invention further includes a microcomputer for controlling the duty ratio of the PWM signal provided to the inverter after the interruption time by using the output current value of the inverter detected in the sampling period before the generation of the fault signal when the fault signal is generated. . Accordingly, the present invention can control the duty ratio of the PWM signal to output the normal PWM signal after the blocking is released even if the PWM signal is temporarily blocked due to noise.
본 발명은 노이즈로 인해 PWM 신호가 일시적으로 차단되더라도, 차단이 해제된 후 정상적인 PWM 신호를 출력하도록 PWM 신호의 듀티비를 제어할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 노이즈로 인한 PWM 신호의 발산 또는 모터의 구동 중지를 방지할 수 있고, 모터를 안정적으로 제어할 수 있다.According to the present invention, even if the PWM signal is temporarily blocked due to noise, the duty ratio of the PWM signal can be controlled to output a normal PWM signal after the blocking is released. Accordingly, the present invention can prevent the PWM signal due to noise or the driving stop of the motor, and can stably control the motor.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM 신호 제어 장치를 도시한 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이컴의 제어 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 마이컴 및 게이트 드라이버의 출력 펄스, 인버터의 출력전류 및 고장신호의 펄스를 도시한 도면이다.
도 5는 인버터에 인가되는 PWM 신호 및 고장신호의 펄스를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM 신호 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 7은 고장신호가 생성된 후 마이컴의 동작 과정을 도시한 순서도이다.
도 8은 마이컴이 호출한 인터럽트 서비스 루틴의 프로세스를 도시한 순서도이다.1 and 2 are block diagrams illustrating a PWM signal control apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a control configuration of a microcomputer according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating output pulses of a microcomputer and a gate driver, an output current of an inverter, and a pulse of a failure signal.
5 is a diagram illustrating pulses of a PWM signal and a failure signal applied to an inverter.
6 is a flowchart illustrating a PWM signal control method according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating an operation process of a microcomputer after a failure signal is generated.
8 is a flowchart showing a process of an interrupt service routine called by micom.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.The above objects, features, and advantages will be described in detail with reference to the accompanying drawings, whereby those skilled in the art to which the present invention pertains may easily implement the technical idea of the present invention. In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to indicate the same or similar components.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM 신호 제어 장치를 도시한 블럭도이다. 이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 PWM 신호 제어 장치와 이를 구성하는 각 구성요소를 구체적으로 설명하도록 한다.1 and 2 are block diagrams illustrating a PWM signal control apparatus according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a PWM signal control device and each component constituting the same will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM 신호 제어 장치(100)는 모터(M, 110), 인버터(120), 게이트 드라이버(Drive IC, 130) 및 마이컴(MICOM, 140)을 포함할 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 PWM 신호 제어 장치(100)는 일 실시예에 따른 것이고, 그 구성요소들이 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.1 and 2, the PWM
모터(110)는 코일이 권선된 고정자(stator, 미도시) 및 고정자 내에 배치되며 코일에서 발생된 자기장에 의해 회전하는 회전자(rotor, 미도시)를 포함할 수 있다.The
모터(110)는 유도 모터(induction motor), 브러시리스 DC 모터(Brushless DC moter; BLDC), 릴럭턴스 모터(reluctance motor)를 포함할 수 있다. 다만, 이하에서 설명되는 모터(110)는 소형화가 가능하면서도 소음이 적고 신뢰성이 높은 브러시리스 DC 모터인 것이 바람직하다.The
또한, 이하에서 설명되는 모터(110)는 3상 코일이 권선된 고정자를 갖고, 3상 교류 전류를 제공받아 동작하는 3상 모터인 것으로 가정하여 설명하도록 한다.In addition, the
인버터(120)는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호에 따라 모터(110)를 구성하는 코일에 교류 전류를 제공할 수 있다. 상술한 바와 같이 모터(110)가 3상 모터인 경우, 인버터(120)는 코일에 3상(U, V, W) 교류 전류를 제공할 수 있다.The
3상 교류 전류가 모터(110)의 코일에 제공되면, 3상 코일에서 발생하는 자계에 따라 회전자에 포함된 영구자석이 회전할 수 있다. 모터(110)는 회전자의 회전력에 의해 구동될 수 있다.When a three-phase alternating current is provided to the coil of the
인버터(120)는 후술하는 게이트 드라이버(130)에서 제공되는 PWM 신호에 따라 동작하여, 직류 전압(VDC)을 변환하여 교류 전류로 출력할 수 있다. 이를 위해, 인버터(120)는 PWM 신호에 따라 스위칭 동작을 수행하는 복수의 전력 스위칭 소자를 포함할 수 있고, 전력 스위칭 소자는 예를 들어 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)일 수 있다.The
인버터(120)에 포함된 전력 스위칭 소자는 각 상에 대한 PWM 신호에 따라 온 및 오프 동작을 수행함으로써, 직류 전압(VDC)을 교류 전류(Ia, Ib, Ic)로 변환하여 모터(110)에 제공할 수 있다.The power switching element included in the
도 2에 도시된 바와 같이 인버터(120)는 3상 전류를 출력하기 위해, 각 상에 대응하는 두 개의 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, U상 교류 전류(Ia)를 출력하기 위해 인버터(120)는 U상에 대응하는 두 개의 스위치(S1, S1')를 포함할 수 있다. 또한, V상 교류 전류(Ib)를 출력하기 위해 인버터(120)는 V상에 대응하는 두 개의 스위치(S2, S2')를 포함할 수 있다. 마지막으로, W상 교류 전류(Ic)를 출력하기 위해 인버터(120)는 W상에 대응하는 두 개의 스위치(S3, S3')를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2, the
각 상에 대응하는 두 개의 스위치는 상암 스위치(S1, S2, S3) 및 하암 스위치(S1', S2', S3')으로 구성될 수 있다. 상암 스위치(S1, S2, S3) 및 하암 스위치(S1', S2', S3')는 후술하는 게이트 드라이버(130)에서 인가되는 상암 PWM 신호(HO 1, HO 2, HO 3) 및 하암 PWM 신호(LO 1, LO 2, LO 3)에 따라 각각 온/오프될 수 있다.Two switches corresponding to each phase may be composed of upper arm switches S1, S2, and S3 and lower arm switches S1 ', S2', and S3 '. The upper arm switches S1, S2, S3 and the lower arm switches S1 ', S2', and S3 'are the upper arm PWM signals HO 1, HO 2, and HO 3 and the lower arm PWM signals applied by the
마이컴(140)은 모터(110)의 모터구동정보 및 인버터(120)의 출력전류를 이용하여 인버터(120)에 제공되는 PWM 신호의 듀티비를 제어할 수 있다. 여기서 모터구동정보는 모터(110)의 구동 상태를 나타내는 정보로서, 모터(110)를 구성하는 회전자의 전기각 위치, 회전자의 속도, 모터(110)의 목표 속도값, 인버터(120)의 출력전류 값 및 인버터(120)의 출력전압 값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
여기서 목표 속도값은 사용자 또는 외부 디바이스로부터 입력되는 값으로서, 모터(110)의 회전 속도에 대한 목표값일 수 있다.Here, the target speed value is a value input from a user or an external device and may be a target value for the rotation speed of the
PWM 신호에 포함된 각 펄스의 듀티비는 출력하고자 하는 전류의 크기에 따라 변경될 수 있다. 보다 구체적으로, 듀티비가 클수록 인버터(120)의 출력은 크고, 듀티비가 작을수록 인버터(120)의 출력은 작을 수 있다.The duty ratio of each pulse included in the PWM signal may be changed according to the amount of current to be output. More specifically, the larger the duty ratio, the larger the output of the
이에 따라, 마이컴(140)은 제어 시점의 모터구동정보 및 인버터(120)의 출력전류를 고려하여 목표 속도값을 추종하기 위한 PWM 신호의 듀티비를 결정할 수 있다.Accordingly, the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이컴의 제어 구성을 도시한 블록도이다. 이하, 도 3을 참조하여 마이컴을 구성하는 각 구성요소의 제어 동작을 구체적으로 설명하도록 한다.3 is a block diagram illustrating a control configuration of a microcomputer according to an exemplary embodiment of the present invention. Hereinafter, the control operation of each component constituting the microcomputer will be described in detail with reference to FIG. 3.
도 3을 참조하면, 마이컴(140)은 위치 추정부(141), 속도 산출부(142), 지령치 생성부(143, 144), 듀티 제어부(145) 및 3상/2상 축변환부(146)를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 마이컴(140)은 상술한 논리적 구성요소를 포함하는 일 실시예에 따른 것이고, 그 구성요소들이 도 3에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.Referring to FIG. 3, the
한편, 도 3에 도시된 교류 전류(Iabc) 및 교류 전압(Vabc)은 각각 3상 교류 전류(Ia, Ib, Ic) 및 3상 교류 전압(Va, Vb, Vc)을 하나의 파라미터로 나타낸 것이다. 이에 따라, 도 3에 도시된 교류 전류(Iabc) 및 교류 전압(Vabc)은 인버터(120)에서 모터(110)로 출력되는 각 상의 전류 및 전압을 나타낸 것일 수 있다.Meanwhile, the AC current I abc and the AC voltage V abc illustrated in FIG. 3 are three-phase AC currents I a , I b , I c and three-phase AC voltages V a , V b , V c, respectively. ) As a parameter. Accordingly, the alternating current I abc and the alternating voltage V abc illustrated in FIG. 3 may represent current and voltage of each phase output from the
위치 추정부(141)는 인버터(120)의 출력전류 및 출력전압 중 적어도 하나에 기초하여 회전자의 전기각 위치()를 추정할 수 있다. 보다 구체적으로, 먼저 위치 추정부(141)는 인버터(120)의 출력전류 및 출력전압 중 적어도 하나에 기초하여 회전자의 위치를 추정하고, 그 다음 추정된 회전자의 위치에 기초하여 전기각 위치()를 연산할 수 있다.The
이와 달리, 본 발명에 전기각 위치()를 측정하는 위치센서(예를 들어, 홀센서)가 포함되는 경우, 위치 추정부(141)는 생략될 수 있다.In contrast, in the present invention the electric angle position ( When a position sensor (for example, a hall sensor) measuring) is included, the
속도 산출부(142)는 위치 추정부(141)에 의해 추정된 전기각 위치() 및 인버터(120)의 출력전압에 기초하여 회전자의 속도()를 산출할 수 있다. 보다 구체적으로, 속도 산출부(142)는 위치 추정부(141)에서 추정된 회전자의 위치를 시간(예를 들어, PWM 주기 또는 샘플링주기)으로 나누어 회전자의 속도()를 산출할 수 있다.The
지령치 생성부는 전류 지령치 생성부(143) 및 전압 지령치 생성부(144)로 구성될 수 있는데, 각 구성에 대해서는 이하에서 설명하도록 한다.The command value generator may be configured of a current
전류 지령치 생성부(143)는 속도 산출부(142)에 의해 산출된 회전자의 속도() 및 목표 속도값()에 기초하여 전류 지령치()를 생성할 수 있다.The current command
보다 구체적으로, 전류 지령치 생성부(143)는 회전자의 속도() 및 목표 속도값()에 기초하여 속도 지령치를 산출하고, 산출된 속도 지령치에 기초하여 전류 지령치()를 생성할 수 있다.More specifically, the current
전류 지령치 생성부(143)는 상술한 전류 지령치()를 생성하기 위하여, PI 제어(Proportional Integral Control)를 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 전류 지령치 생성부(143)는 회전자의 속도()와 목표 속도값()의 차이인 속도 지령치를 산출하고, 속도 지령치에 기초하여 PI 제어를 수행함으로써 전류 지령치()를 생성할 수 있다.The current command
한편, 전류 지령치 생성부(143)는 생성된 전류 지령치()가 허용 범위를 초과하지 않도록 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.Meanwhile, the current
전압 지령치 생성부(144)는 생성된 전류 지령치() 및 인버터(120)의 출력전류()에 기초하여 전압 지령치()를 생성할 수 있다. 여기서 전압 지령치() 생성의 기초가 되는 출력전류()는 전술한 3상 출력전류(Ia, Ib, Ic)를 축변환하여 생성될 수 있다.The voltage
보다 구체적으로, 도 3에 도시된 3상/2상 축변환부(146)는 인버터(120)의 3상 출력전류(Ia, Ib, Ic)를 입력받아 정지 좌표계의 2상 전류()로 축변환할 수 있다. 또한, 3상/2상 축변환부(146)는 정지 좌표계의 2상 전류()를 회전 좌표계의 2상 전류()로 축변환할 수 있다.More specifically, the three-phase / two-
전압 지령치 생성부(144)는 회전 좌표계로 축변환된 q축, d축 전류()와 전류 지령치 생성부(143)에서 생성된 전류 지령치()에 기초하여 전압 지령치()를 생성할 수 있다.The voltage
전압 지령치 생성부(144)는 상술한 전압 지령치()를 생성하기 위하여 PI 제어를 수행할 수 있다.The voltage
보다 구체적으로, 전압 지령치 생성부(144)는 q축 전류()와 q축 전류 지령치() 의 차이에 기초하여 PI 제어를 수행함으로써 q축에 대한 목표 지령치()를 생성할 수 있다.More specifically, the voltage command
또한, 전압 지령치 생성부(144)는 d축 전류()와 d축 전류 지령치()의 차이에 기초하여 PI 제어를 수행함으로써 d축에 대한 목표 지령치()를 생성할 수 있다.In addition, the voltage command
한편, 전압 지령치 생성부(144)는 q축 및 d축에 대한 전압 지령치()가 허용 범위를 초과하지 않도록 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.On the other hand, the voltage
전술한 전압 지령치()는 듀티 제어부(145)에 입력될 수 있다. 이에 따라, 듀티 제어부(145)는 인버터(120)에 제공되는 PWM 신호의 듀티비를 전압 지령치()에 대응하는 듀티비로 제어할 수 있다.The above voltage setpoint ( ) May be input to the
이에 따라, 회전자의 속도()는 목표 속도값()을 추종할 수 있다. 다시 말해, 회전자의 속도()는 인버터(120)의 출력전류의 크기에 비례할 수 있고 전술한 바와 같이 출력전류의 크기는 PWM 신호에 포함된 펄스의 폭에 비례할 수 있다.Thus, the speed of the rotor ( ) Is your target speed value ( ) Can be followed. In other words, the speed of the rotor ( ) May be proportional to the magnitude of the output current of the
듀티 제어부(145)는 현재 회전자의 속도()가 목표 속도값()보다 크면 PWM 신호의 듀티비를 감소시키고, 현재 회전자의 속도()가 목표 속도값()보다 작으면 PWM 신호의 듀티비를 증가시킬 수 있다.The
마이컴(140)은 상술한 제어 동작을 매 샘플링주기마다, 즉, 인버터(120)의 출력전류가 측정될 때마다 수행할 수 있다. 이에 따라, 마이컴(140)의 제어 동작에 이용되는 모터구동정보 및 인버터(120)의 출력전류는 모터(110)의 현재 구동 상태에 대한 정보 및 인버터(120)에서 현재 출력되는 전류일 수 있다.The
마이컴(140)의 듀티비 제어는 듀티비 정보를 포함하는 제어 신호를 후술하는 게이트 드라이버(130)에 제공함으로써 수행될 수 있다. 다시 도 2를 참조하면 마이컴(140)은 PWM 신호의 듀티비를 제어하기 위한 상암 제어 신호(HIN 1 ~ HIN 3) 및 하암 제어 신호(LIN 1 ~ LIN 3)를 게이트 드라이버(130)에 제공할 수 있다.The duty ratio control of the
각 제어 신호는 구형파의 펄스 형태로 출력될 수 있고, 제어 신호의 듀티비는 제어 대상인 PWM 신호의 듀티비와 동일할 수 있다. 다시 말해, 제어 신호에 따라 생성되는 PWM 신호의 듀티비는 해당 제어 신호의 듀티비와 동일할 수 있다.Each control signal may be output in the form of a pulse of a square wave, and the duty ratio of the control signal may be the same as the duty ratio of the PWM signal to be controlled. In other words, the duty ratio of the PWM signal generated according to the control signal may be equal to the duty ratio of the corresponding control signal.
게이트 드라이버(130)는 PWM 신호를 인버터(120)에 제공할 수 있다. 보다 구체적으로, 게이트 드라이버(130)는 마이컴(140)으로부터 제어 신호(HIN 1 ~ HIN 3, LIN 1 ~ LIN 3)를 제공받고, 제어 신호의 듀티비와 동일한 듀티비를 갖는 PWM 신호를 생성하여 인버터(120)에 제공할 수 있다.The
다만, 게이트 드라이버(130)에서 생성되는 PWM 신호의 크기는 인버터(120)를 구성하는 스위칭 소자의 게이트 단에 인가되는 동작전압에 따라 결정될 수 있다. 다시 말해, 게이트 드라이버(130)는 특정 듀티비를 갖는 제어 신호를 제공받아, 특정 듀티비를 갖고 크기는 스위칭 소자의 동작전압으로 설정된 PWM 신호를 인버터(120)에 제공할 수 있다.However, the magnitude of the PWM signal generated by the
한편, 게이트 드라이버(130)는 인버터(120)의 출력전류를 검출하여 검출된 출력전류가 과전류인지 여부를 판단할 수 있다. 게이트 드라이버(130)는 인버터(120)의 각 상에 대한 출력전류를 각각 검출하여 검출된 각 상의 출력전류가 과전류인지 여부를 판단할 수 있다.The
또한, 게이트 드라이버(130)는 인버터(120)의 3상 출력전류의 합성 전류를 검출하여 검출된 합성 전류가 과전류인지 여부를 판단할 수도 있다. 이 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이, 인버터(120)의 출력전류는 하나의 션트(shunt) 저항을 통해 검출될 수 있다.In addition, the
게이트 드라이버(130)는 검출된 출력전류가 미리 설정된 시간 동안 미리 설정된 값을 초과하면 인버터(120)에서 과전류가 발생하였다고 판단할 수 있다.The
보다 구체적으로, 인버터(120)의 합성 전류는 게이트 드라이버(130)의 ITRIP 단자로 제공될 수 있고, 게이트 드라이버(130)는 합성 전류의 크기가 미리 설정된 시간 동안 미리 설정된 값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다.More specifically, the composite current of the
또한, 게이트 드라이버(130)는 ITRIP 단자로 제공된 합성 전류를 3상 교류 전류로 분리하여, 분리된 각 상 전류의 크기가 미리 설정된 시간 동안 미리 설정된 값을 초과하는지 여부를 판단할 수도 있다.In addition, the
검출된 전류의 크기가 미리 설정된 시간 동안 미리 설정된 값을 초과하는 경우, 게이트 드라이버(130)는 고장신호(FO)를 생성하고, 인버터(120)로 제공되는 PWM 신호를 차단시간 동안 차단할 수 있다.When the magnitude of the detected current exceeds a preset value for a preset time, the
다시 말해, 과전류가 발생하였다고 판단되면, 고장신호는 도 2에 도시된 FAULT 단자를 통해 마이컴(140)으로 제공되며, 게이트 드라이버(130)에서 출력되는 PWM 신호(HO 1 ~ HO 3 및 LO 1 ~ LO 3)는 차단될 수 있다.In other words, when it is determined that an overcurrent has occurred, the fault signal is provided to the
여기서 과전류 판단을 위한 미리 설정된 시간 및 미리 설정된 값과 PWM 신호가 차단되는 차단시간은 게이트 드라이버(130)의 사양에 따라 결정될 수 있다. 또한, 전술한 비교 동작 및 차단 동작을 수행하기 위하여 게이트 드라이버(130)는 과전류 보호(Over Current Protection; OCP) 모듈을 더 포함할 수 있다.Here, a preset time for overcurrent determination and a cutoff time at which the PWM signal and the PWM signal are blocked may be determined according to the specifications of the
마이컴(140)은 게이트 드라이버(130)에서 고장신호가 생성되면 고장신호의 생성시점 이전의 샘플링주기에 검출된 인버터(120)의 출력전류 값을 메모리에 저장할 수 있다.When the fault signal is generated in the
인버터(120)의 출력전류는 샘플링주기에 따라 검출될 수 있고, 마이컴(140)은 게이트 드라이버(130)로부터 고장신호를 제공받으면 고장신호가 생성된 시점 이전의 샘플링주기에 검출된 인버터(120)의 출력전류 값을 메모리에 저장할 수 있다.The output current of the
보다 구체적으로, 마이컴(140)은 고장신호가 생성된 시점 이전의 샘플링주기 중에서 고장신호가 생성된 시점 직전의 샘플링주기에 검출된 인버터(120)의 출력전류 값을 메모리에 저장할 수 있다.More specifically, the
고장신호가 생성된 시점 직전의 샘플링주기에 검출된 출력전류 값은 과전류로 판단되지 않은 값이므로, 마이컴(140)은 과전류가 발생하기 직전에 검출된 인버터(120)의 출력전류 값을 메모리에 저장할 수 있다.Since the output current value detected in the sampling period immediately before the fault signal is generated is not determined to be an overcurrent, the
마이컴(140)은 전술한 모터구동정보 및 메모리에 저장된 출력전류 값을 이용하여 차단시간 이후 인버터(120)에 제공되는 PWM 신호의 듀티비를 제어할 수 있다.The
보다 구체적으로 도 3을 참조하면, 위치 추정부(141)는 고장신호가 생성된 후 인버터(120)의 출력전류 및 출력전압 중 적어도 하나에 기초하여 회전자의 전기각 위치()를 추정할 수 있다.More specifically, referring to FIG. 3, the
속도 산출부(142)는 추정된 전기각 위치() 및 인버터(120)의 출력전압 중 적어도 하나에 기초하여 회전자의 속도()를 산출할 수 있다. 이 때, 산출된 회전자의 속도()는 PWM 신호의 출력 차단으로 인해 과전류가 발생하기 이전보다 감소할 수 있다.The
지령치 생성부는 산출된 회전자의 속도() 및 모터(110)의 목표 속도값()에 기초하여 전류 지령치()를 생성하고, 생성된 전류 지령치() 및 메모리에 저장된 출력전류 값에 기초하여 전압 지령치()를 생성할 수 있다.The setpoint generator generates the calculated speed of the rotor ( ) And the target speed value of the motor 110 ( Based on the current setpoint ( ) And the generated current setpoint ( ) And based on the output current value stored in memory ) Can be created.
다시 말해, 앞서 설명한 위치 추정부(141) 및 속도 산출부(142)에서 이용하는 인버터(120)의 출력전류는 현재 시점에 검출되는 출력전류인 반면에, 지령치 생성부에서 이용하는 인버터(120)의 출력전류는 고장신호 생성시점의 직전 샘플링주기에 검출된 출력전류 값일 수 있다.In other words, the output current of the
전술한 바와 같이, 회전자의 속도()는 게이트 드라이버(130)의 출력 차단으로 인해 과전류가 발생하기 이전보다 감소할 수 있고, 이에 따라 목표 속도값과 회전자의 속도()의 차이는 커질 수 있다. 이에 따라, 지령치 생성부에서 생성되는 전류 지령치()는 과전류가 발생하기 이전보다 커질 수 있다.As mentioned above, the speed of the rotor ( ) May be reduced than before the overcurrent occurs due to the output blocking of the
지령치 생성부는 생성된 전류 지령치()와 메모리에 저장된 출력전류 값에 기초하여 전압 지령치()를 생성할 수 있다. 전류 지령치()의 크기 상승으로 인해 전류 지령치()와 메모리에 저장된 출력전류 값의 차이는 커질 수 있고, 이에 따라, 지령치 생성부에서 생성되는 전압 지령치() 또한 과전류가 발생하기 이전보다 커질 수 있다.The setpoint generator generates the generated current setpoint ( ) And based on the output current value stored in memory ) Can be created. Current setpoint ( Current setpoint ( ) And the difference between the output current value stored in the memory can be large, and accordingly, the voltage command value ( ) It can also be larger than before overcurrent occurs.
전압 지령치()가 생성되면, 듀티 제어부(145)는 생성된 전압 지령치()에 따라 차단시간 이후 인버터(120)에 제공되는 PWM 신호의 듀티비를 제어할 수 있다. 이에 따라, 차단시간 이후 인버터(120)에 제공되는 PWM 신호의 듀티비는 과전류가 발생하기 이전 펄스의 듀티비보다 클 수 있다.Voltage setpoint ( Is generated, the
한편, 마이컴(140)은 고장신호가 생성되면 고장신호 생성시점의 모터구동정보를 메모리에 더 저장하고, 차단시간 이후 인버터(120)에 제공되는 PWM 신호의 듀티비를 메모리에 저장된 모터구동정보 및 출력전류 값에 따른 듀티비로 제어할 수 있다.On the other hand, when the fault signal is generated, the
이 때, 마이컴(140)이 저장하는 모터구동정보는 고장신호가 생성된 시점의 회전자의 전기각 위치, 회전자의 속도, 목표 속도값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In this case, the motor drive information stored by the
마이컴(140)은 인버터(120)에서 현재 출력되는 출력전류 또는 출력전압 값을 이용하여 회전자의 전기각 위치와 회전자의 속도를 산출할 필요 없이, 메모리에 저장된 전기각 위치, 회전자의 속도 및 목표 속도값을 이용하여 전류 지령치 및 전압 지령치를 생성할 수 있다.The
예를 들어, 모터(110)가 고속으로 회전하는 경우, 인버터(120) 및 게이트 드라이버(130)에 노이즈 신호가 발생할 수 있고, 이에 따라 게이트 드라이버(130)의 ITRIP 단자로 제공되는 출력전류 값에 오류가 발생할 수 있다.For example, when the
이와 같은 경우, 인버터(120)의 출력전류가 과전류가 아님에도 게이트 드라이버(130)는 인버터(120)에서 과전류가 발생하였다고 판단할 수 있다. 이에 따라, 인버터(120)의 출력전류 외에 인버터(120)에서 측정되는 파라미터는 정상일 수 있다.In this case, even if the output current of the
이에 따라, 마이컴(140)은 게이트 드라이버(130)로부터 고장신호를 제공받으면, 고장신호가 생성된 시점의 회전자의 전기각 위치, 회전자의 속도, 목표 속도값 등을 포함하는 모터구동정보를 메모리에 저장할 수 있다.Accordingly, when the
마이컴(140)은 저장된 회전자의 전기각 위치, 회전자의 속도 및 목표 속도값을 이용하여 전류 지령치를 생성하고, 생성된 전류 지령치와 메모리에 저장된 출력전류 값에 기초하여 전압 지령치를 생성할 수 있다.The
다시 말해, 마이컴(140)은 고장신호의 생성시점에 산출된 전류 지령치와 고장신호의 생성시점 직전 샘플링주기에 검출된 출력전류 값에 기초하여 전압 지령치를 생성할 수 있다. 마이컴(140)은 생성된 전압 지령치에 따라 차단시간 이후에 게이트 드라이버(130)에서 출력되는 PWM 신호의 듀티비를 제어할 수 있다.In other words, the
즉, 마이컴(140)은 게이트 드라이버(130)에 의해 과전류로 판단되기 직전의 출력전류 값과 과전류로 판단된 순간의 모터구동정보를 이용하여 차단시간이 도과한 후 정상적인 PWM 신호를 출력하도록 PWM 신호의 듀티비를 제어할 수 있다.That is, the
전술한 마이컴(140)의 듀티비 제어 동작은 마이컴(140) 시스템 내부에서 특정 인터럽트 서비스 루틴(Interrupt Service Routine; ISR)에 의해 수행될 수 있다. 이에 따라, 마이컴(140)의 CPU는 게이트 드라이버(130)로부터 고장신호가 제공되면 인터럽트 서비스 루틴을 호출하고, 호출된 인터럽트 서비스 루틴은 전술한 듀티비 제어 동작을 수행할 수 있다.The aforementioned duty ratio control operation of the
도 4는 마이컴 및 게이트 드라이버의 출력 펄스, 인버터의 출력전류 및 고장신호의 펄스를 도시한 도면이고, 도 5는 인버터에 인가되는 PWM 신호 및 고장신호의 펄스를 도시한 도면이다. 여기서 마이컴(140)의 출력 펄스는 전술한 제어 신호일 수 있고, 게이트 드라이버(130)의 출력 펄스는 PWM 신호일 수 있다.4 is a diagram illustrating output pulses of a microcomputer and a gate driver, an output current of a inverter and a pulse of a failure signal, and FIG. 5 is a diagram illustrating a pulse of a PWM signal and a failure signal applied to an inverter. Herein, the output pulse of the
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 차단시간 전후에 발생하는 제어 신호, PWM 신호, 고장신호를 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, the control signal, the PWM signal, and the failure signal generated before and after the interruption time will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5.
도 4를 참조하면, 게이트 드라이버(130)의 ITRIP 단자에서 검출되는 인버터(120)의 출력전압은 인버터(120)에서 출력되는 3상 전류의 합성전류일 수 있다. 도 4에 도시된 3상 전류의 합성전류는 설명의 편의를 위해 도시된 것이고, 임의의 파형으로 출력될 수 있다.Referring to FIG. 4, the output voltage of the
게이트 드라이버(130)는 ITRIP 단자에서 검출되는 인버터(120)의 출력전류의 크기가 미리 설정된 시간(T) 동안 미리 설정된 값(Ilimit)을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. 출력전류의 크기가 미리 설정된 시간(T)동안 미리 설정된 값(Ilimit)을 초과하면 게이트 드라이버(130)는 고장신호(FO)를 생성하고, 인버터(120)로 제공되는 PWM 신호(HO, LO)를 차단할 수 있다.The
이에 따라 도 4에 도시된 차단구간에서는 제어 신호(HIN, LIN)에 따른 PWM 신호(HO, LO)가 출력되지 않을 수 있다.Accordingly, the PWM signals HO and LO according to the control signals HIN and LIN may not be output in the blocking section shown in FIG. 4.
PWM 신호가 차단되는 차단시간 동안 마이컴(140)은 인터럽트 서비스 루틴(ISR)을 호출하여, 고장신호 발생시점의 직전 샘플링주기에 검출된 인버터(120)의 출력전류 값과 모터(110)의 현재 모터구동정보 따른 듀티비를 결정할 수 있다.During the interruption time when the PWM signal is interrupted, the
이후, 차단시간이 도과하면 마이컴(140)은 결정된 듀티비를 갖는 제어 신호(HIN, LIN)를 게이트 드라이버(130)에 제공할 수 있고, 게이트 드라이버(130)는 제공된 제어 신호(HIN, LIN)에 기초하여 PWM 출력(HO, LO)을 인버터(120)에 제공할 수 있다.Thereafter, when the blocking time is elapsed, the
도 5를 참조하면, U상에 대한 PWM 신호는 증감하는 펄스형태로 출력되며 미리 설정된 주기(T)를 가질 수 있다. a 펄스가 출력된 직후 고장신호(FO)가 발생하면, 게이트 드라이버(130)는 a 펄스를 차단할 수 있다.Referring to FIG. 5, the PWM signal for the U phase may be output in the form of increasing and decreasing pulses and may have a predetermined period T. When the failure signal FO occurs immediately after the a pulse is output, the
a 펄스가 차단된 시간 동안, 마이컴(140)은 a 펄스의 직전 펄스(a 펄스의 좌측 펄스)에 따른 인버터(120)의 출력전류 값을 검출하고, 검출된 출력전류 값과 현재 모터구동정보에 기초하여 차단시간 이후에 출력될 b 펄스의 듀티비를 결정할 수 있다.During the time a pulse is interrupted, the
전술한 바와 같이 a 펄스가 차단된 시간 동안 모터(110)의 회전속도는 감소할 수 있고, 이에 따라 b 펄스의 듀티비는 a 펄스의 듀티비보다 클 수 있다. 다시 말해, 차단시간 이후에 출력되는 b 펄스는 고장신호가 생성된 시점에 출력하려고 했던 a 펄스의 듀티비보다 클 수 있다.As described above, the rotation speed of the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM 신호 제어 방법을 도시한 순서도이다. 이하, 도 6을 참조하여 모터를 구동하는 인버터에 PWM 신호를 제공하는 제어유닛의 PWM 신호 제어 방법을 구체적으로 설명하도록 한다.6 is a flowchart illustrating a PWM signal control method according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a PWM signal control method of a control unit providing a PWM signal to an inverter driving a motor will be described in detail with reference to FIG. 6.
여기서 제어유닛은 도 1에 도시된 마이컴(140) 및 게이트 드라이버(130)로 구성될 수 있다. 이에 따라, 제어유닛을 구성하는 각 구성요소에 대한 설명은 생략하도록 한다.In this case, the control unit may include a
도 6을 참조하면, 제어유닛은 인버터의 출력전류가 과전류인지 여부를 판단할 수 있다(S110).Referring to FIG. 6, the control unit may determine whether the output current of the inverter is an overcurrent (S110).
보다 구체적으로, 제어유닛은 인버터의 출력전류를 검출하고, 검출된 출력전류가 미리 설정된 시간 동안 미리 설정된 값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 검출된 출력전류가 미리 설정된 시간 동안 미리 설정된 값을 초과하면 출력전류를 과전류로 판단할 수 있다.More specifically, the control unit may detect the output current of the inverter and determine whether the detected output current exceeds a preset value for a preset time. As a result of the determination, if the detected output current exceeds a preset value for a preset time, the output current may be determined as an overcurrent.
이어서, 인버터의 출력전류가 과전류로 판단되면 제어유닛은 고장신호를 생성하고 인버터에 제공되는 PWM 신호를 차단시간 동안 차단할 수 있다(S120).Subsequently, when the output current of the inverter is determined to be an overcurrent, the control unit may generate a fault signal and block the PWM signal provided to the inverter during the cutoff time (S120).
이어서, 고장신호가 생성되면 제어유닛은 모터의 모터구동정보 및 고장신호의 생성시점 이전의 샘플링주기에 검출된 출력전류 값을 메모리에 저장할 수 있다(S130). 여기서 모터구동정보는 전술한 바 있으므로, 여기에서는 자세한 설명을 생략하도록 한다.Subsequently, when the fault signal is generated, the control unit may store the motor drive information of the motor and the output current value detected in the sampling period before the time of generating the fault signal in the memory (S130). Since the motor drive information has been described above, a detailed description thereof will be omitted.
이어서, 제어유닛은 메모리에 저장된 모터구동정보 및 출력전류 값을 이용하여 PWM 신호의 듀티비를 결정하고(S140), 차단시간이 도과하면 앞서 결정된 듀티비를 갖는 PWM 신호를 인버터에 제공할 수 있다(S150).Subsequently, the control unit determines the duty ratio of the PWM signal using the motor driving information and the output current value stored in the memory (S140), and when the cutoff time is reached, the control unit may provide the inverter with a PWM signal having the duty ratio determined previously. (S150).
상술한 단계(S110), 단계(S120) 및 단계(S150)는 도 1에 도시된 게이트 드라이버에 의해 수행될 수 있다. 한편, 단계(S130) 및 단계(S140)는 도 1에 도시된 마이컴에 의해 수행될 수 있다.The above-described steps S110, S120, and S150 may be performed by the gate driver illustrated in FIG. 1. Meanwhile, steps S130 and S140 may be performed by the microcomputer shown in FIG. 1.
도 7은 고장신호가 생성된 후 마이컴의 동작 과정을 도시한 순서도이고, 도 8은 마이컴이 호출한 인터럽트 서비스 루틴의 프로세스를 도시한 순서도이다. 이하, 도 7 및 도 8을 참조하여, 제어유닛의 구성요소 중 마이컴이 PWM 신호의 듀티비를 결정하는 과정을 구체적으로 설명하도록 한다.7 is a flowchart illustrating an operation process of a microcomputer after a fault signal is generated, and FIG. 8 is a flowchart illustrating a process of an interrupt service routine called by the microcomputer. Hereinafter, a process of determining the duty ratio of the PWM signal by the microcomputer among the components of the control unit will be described in detail with reference to FIGS. 7 and 8.
도 7을 참조하면, 마이컴은 게이트 드라이버에서 생성된 고장신호를 수신할 수 있다(S210).Referring to FIG. 7, the microcomputer may receive a failure signal generated by the gate driver (S210).
이어서, 마이컴은 수신된 고장신호에 응답하여 인터럽트 서비스 루틴(Interrupt Service Routine; ISR)을 호출할 수 있다(S220).Subsequently, the microcomputer may call an interrupt service routine (ISR) in response to the received failure signal (S220).
이어서, 마이컴은 호출된 인터럽트 서비스 루틴(ISR)을 통해 차단시간 이후 인버터에 제공될 PWM 신호의 듀티비를 결정할 수 있다(S230).Subsequently, the microcomputer may determine the duty ratio of the PWM signal to be provided to the inverter after the interruption time through the called interrupt service routine ISR (S230).
보다 구체적으로, 도 8을 참조하면 인터럽트 서비스 루틴(이하, ISR)은 메모리에 저장된 모터구동정보 및 출력전류 값을 로드하고(S221), 인버터의 출력전류 및 출력전압 중 적어도 하나에 기초하여 회전자의 전기각 위치를 추정할 수 있다(S222).More specifically, referring to FIG. 8, an interrupt service routine (hereinafter, referred to as an ISR) loads motor driving information and an output current value stored in a memory (S221), and based on at least one of an output current and an output voltage of an inverter, the rotor is loaded. The electric angle position of may be estimated (S222).
이어서, ISR은 추정된 전기각 위치 및 인버터의 출력전압 중 적어도 하나에 기초하여 회전자의 속도를 산출할 수 있다(S223).Subsequently, the ISR may calculate the speed of the rotor based on at least one of the estimated electric angle position and the output voltage of the inverter (S223).
이어서, ISR은 산출된 회전자의 속도 및 모터의 목표 속도값에 기초하여 전류 지령치를 생성하고(S224), 생성된 전류 지령치 및 메모리에 저장된 출력전류 값에 기초하여 전압 지령치를 생성할 수 있다(S225). 또한, ISR은 생성된 전압 지령치에 기초하여 차단시간이 도과한 후 인버터에 제공될 PWM 신호의 듀티비를 결정할 수 있다.Subsequently, the ISR may generate a current command value based on the calculated rotor speed and the target speed value of the motor (S224), and generate a voltage command value based on the generated current command value and the output current value stored in the memory ( S225). In addition, the ISR may determine the duty ratio of the PWM signal to be provided to the inverter after the cutoff time has elapsed based on the generated voltage command value.
단계(S222) 내지 단계(S224)에서 이용되는 인버터의 출력전압 및 출력전류 값은 현재 모터(110)의 모터구동정보에 포함된 값일 수 있다. 한편, 단계(S225)에서 이용되는 인버터의 출력전류 값은 메모리에 저장된 출력전류 값으로서, 고장신호의 생성시점 이전의 샘플링주기에 검출된 출력전류 값일 수 있다.The output voltage and output current values of the inverter used in steps S222 to S224 may be values included in current motor driving information of the
다시 도 7을 참조하면, 마이컴은 ISR에 의해 결정된 듀티비 정보를 게이트 드라이버(Drive IC)에 제공할 수 있다(S240). 이에 따라, 게이트 드라이버는 ISR에 의해 결정된 듀티비를 갖는 PWM 신호를 인버터에 제공할 수 있다.Referring back to FIG. 7, the microcomputer may provide the duty ratio information determined by the ISR to the gate driver (Drive IC) (S240). Accordingly, the gate driver may provide the inverter with a PWM signal having a duty ratio determined by the ISR.
상술한 바와 같이 본 발명은 노이즈로 인해 PWM 신호가 일시적으로 차단되더라도, 차단이 해제된 후 정상적인 PWM 신호를 출력하도록 PWM 신호의 듀티비를 제어함으로써, 노이즈로 인한 PWM 신호의 발산 또는 모터의 구동 중지를 방지할 수 있고 이에 따라 모터를 안정적으로 제어할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention controls the duty ratio of the PWM signal to output a normal PWM signal after the blocking is released, even if the PWM signal is temporarily blocked due to noise, thereby releasing the PWM signal caused by the noise or stopping the driving of the motor. Can be prevented and thus the motor can be stably controlled.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention as described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by.
110: 모터 120: 인버터
130: 게이트 드라이버 140: 마이컴 110: motor 120: inverter
130: gate driver 140: micom
Claims (10)
PWM 신호에 따라 상기 코일에 교류 전류를 제공하는 인버터;
상기 모터의 모터구동정보 및 상기 인버터의 출력전류를 이용하여 상기 PWM 신호의 듀티비를 제어하는 마이컴; 및
상기 PWM 신호를 상기 인버터에 제공하고, 상기 인버터의 출력전류가 과전류인지 여부에 따라 고장신호를 생성하고 상기 PWM 신호를 차단시간 동안 차단하는 게이트 드라이버를 포함하고,
상기 마이컴은, 상기 고장신호가 생성되면 상기 고장신호의 생성시점 이전의 샘플링주기에 검출된 상기 인버터의 출력전류 값을 메모리에 저장하고, 상기 모터의 현재 모터구동정보 및 상기 메모리에 저장된 상기 출력전류 값을 이용하여 상기 차단시간 이후 상기 인버터에 제공되는 상기 PWM 신호의 듀티비를 제어하는
PWM 신호 제어 장치.
A motor including a stator having a coil wound thereon and a rotor disposed within the stator and rotating by a magnetic field generated in the coil;
An inverter providing an alternating current to the coil in accordance with a PWM signal;
A microcomputer controlling the duty ratio of the PWM signal by using motor driving information of the motor and an output current of the inverter; And
A gate driver configured to provide the PWM signal to the inverter, generate a fault signal according to whether the output current of the inverter is an overcurrent, and block the PWM signal for a cutoff time;
The microcomputer, when the fault signal is generated, stores the output current value of the inverter detected in the sampling period before the generation time of the fault signal in a memory, and stores current motor driving information of the motor and the output current stored in the memory. Controlling the duty ratio of the PWM signal provided to the inverter after the cutoff time using a value
PWM signal control device.
상기 게이트 드라이버는
상기 인버터의 출력전류를 검출하고, 상기 검출된 출력전류가 미리 설정된 시간 동안 미리 설정된 값을 초과하면 상기 고장신호를 생성하여 상기 마이컴으로 제공하는 PWM 신호 제어 장치.
The method of claim 1,
The gate driver
And detecting the output current of the inverter and generating the fault signal to the microcomputer if the detected output current exceeds a preset value for a preset time.
상기 마이컴은
상기 고장신호가 생성되면 상기 고장신호 생성시점의 모터구동정보를 상기 메모리에 더 저장하고, 상기 차단시간 이후 상기 인버터에 제공되는 상기 PWM 신호의 듀티비를 상기 메모리에 저장된 상기 모터구동정보 및 상기 출력전류 값에 따른 듀티비로 제어하는 PWM 신호 제어 장치.
The method of claim 1,
The microcomputer
When the fault signal is generated, the motor drive information at the time of generating the fault signal is further stored in the memory, and the duty ratio of the PWM signal provided to the inverter after the interruption time is stored in the memory. PWM signal control device to control the duty ratio according to the current value.
상기 모터구동정보는
상기 회전자의 전기각 위치, 상기 회전자의 속도, 상기 모터의 목표 속도값, 상기 인버터의 출력전류 값 및 상기 인버터의 출력전압 값 중 적어도 하나를 포함하는 PWM 신호 제어 장치.
The method of claim 3,
The motor drive information is
And at least one of an electric angle position of the rotor, a speed of the rotor, a target speed value of the motor, an output current value of the inverter, and an output voltage value of the inverter.
상기 마이컴은
상기 고장신호가 생성된 후 상기 인버터의 출력전류 및 출력전압 중 적어도 하나에 기초하여 상기 회전자의 전기각 위치를 추정하는 위치 추정부;
상기 추정된 전기각 위치 및 상기 인버터의 출력전압 중 적어도 하나에 기초하여 상기 회전자의 속도를 산출하는 속도 산출부;
상기 산출된 속도 및 상기 모터의 목표 속도값에 기초하여 전류 지령치를 생성하고 상기 생성된 전류 지령치 및 상기 메모리에 저장된 상기 출력전류 값에 기초하여 전압 지령치를 생성하는 지령치 생성부; 및
상기 생성된 전압 지령치에 따라 상기 차단시간 이후 상기 인버터에 제공되는 상기 PWM 신호의 듀티비를 제어하는 듀티 제어부를 포함하는 PWM 신호 제어 장치.
The method of claim 1,
The microcomputer
A position estimating unit estimating an electric angle position of the rotor based on at least one of an output current and an output voltage of the inverter after the failure signal is generated;
A speed calculator configured to calculate a speed of the rotor based on at least one of the estimated electric angle position and an output voltage of the inverter;
A command value generator for generating a current command value based on the calculated speed and a target speed value of the motor and generating a voltage command value based on the generated current command value and the output current value stored in the memory; And
And a duty controller configured to control a duty ratio of the PWM signal provided to the inverter after the cutoff time according to the generated voltage command value.
상기 마이컴은
상기 게이트 드라이버로부터 상기 고장신호가 제공되면 상기 PWM 신호의 듀티비를 제어하기 위한 인터럽트 서비스 루틴(Interrupt Service Routine; ISR)을 호출하는 PWM 신호 제어 장치.
The method of claim 1,
The microcomputer
And an interrupt service routine (ISR) for controlling the duty ratio of the PWM signal when the fault signal is provided from the gate driver.
상기 인버터의 출력전류가 과전류인지 여부를 판단하는 단계;
상기 인버터의 출력전류가 과전류로 판단되면 고장신호를 생성하고 상기 인버터에 제공되는 상기 PWM 신호를 차단시간 동안 차단하는 단계;
상기 고장신호가 생성되면 상기 모터의 현재 모터구동정보 및 상기 고장신호의 생성시점 이전의 샘플링주기에 검출된 출력전류 값을 메모리에 저장하는 단계; 및
상기 메모리에 저장된 상기 현재 모터구동정보 및 상기 출력전류 값을 이용하여 상기 차단시간이 도과한 후 상기 인버터에 제공되는 상기 PWM 신호의 듀티비를 제어하는 단계를 포함하는 PWM 신호 제어 방법.
In the PWM signal control method of the control unit for providing a PWM signal to the inverter for driving the motor,
Determining whether the output current of the inverter is an overcurrent;
Generating a fault signal and interrupting the PWM signal provided to the inverter during the interruption time when it is determined that the output current of the inverter is an overcurrent;
Storing the current motor driving information of the motor and an output current value detected in a sampling period before the generation time of the failure signal when the failure signal is generated; And
And controlling the duty ratio of the PWM signal provided to the inverter after the cutoff time has elapsed using the current motor drive information and the output current value stored in the memory.
상기 고장신호가 생성되면 인터럽트 서비스 루틴(Interrupt Service Routine; ISR)을 호출하여 상기 PWM 신호의 듀티비를 제어하는 단계를 더 포함하는 PWM 신호 제어 방법.
The method of claim 7, wherein
And controlling the duty ratio of the PWM signal by calling an Interrupt Service Routine (ISR) when the fault signal is generated.
상기 인버터의 출력전류가 과전류인지 여부를 판단하는 단계는
상기 인버터의 출력전류를 검출하는 단계; 및
상기 검출된 출력전류가 미리 설정된 시간 동안 미리 설정된 값을 초과하면 상기 출력전류를 과전류로 판단하는 단계를 포함하는 PWM 신호 제어 방법.
The method of claim 7, wherein
Determining whether the output current of the inverter is an overcurrent
Detecting an output current of the inverter; And
And determining the output current as an overcurrent when the detected output current exceeds a preset value for a preset time.
상기 인버터에 제공되는 PWM 신호의 듀티비를 제어하는 단계는
상기 인버터의 출력전류 및 출력전압 중 적어도 하나에 기초하여 상기 모터 내 회전자의 전기각 위치를 추정하는 단계;
상기 추정된 전기각 위치 및 상기 인버터의 출력전압 중 적어도 하나에 기초하여 상기 회전자의 속도를 산출하는 단계;
상기 산출된 속도 및 상기 모터의 목표 속도값에 기초하여 전류 지령치를 생성하고 상기 생성된 전류 지령치 및 상기 메모리에 저장된 상기 출력전류 값에 기초하여 전압 지령치를 생성하는 단계; 및
상기 생성된 전압 지령치에 따라 상기 차단시간이 도과한 후 상기 인버터에 제공되는 상기 PWM 신호의 듀티비를 제어하는 단계를 포함하는 PWM 신호 제어 방법.The method of claim 7, wherein
Controlling the duty ratio of the PWM signal provided to the inverter
Estimating an electric angle position of the rotor in the motor based on at least one of an output current and an output voltage of the inverter;
Calculating a speed of the rotor based on at least one of the estimated electric angle position and an output voltage of the inverter;
Generating a current command value based on the calculated speed and a target speed value of the motor and generating a voltage command value based on the generated current command value and the output current value stored in the memory; And
And controlling the duty ratio of the PWM signal provided to the inverter after the cutoff time has elapsed according to the generated voltage command value.
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KR1020170087337A KR102047877B1 (en) | 2017-07-10 | 2017-07-10 | Apparatus and method for controlling PWM signal |
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JP2008005592A (en) * | 2006-06-21 | 2008-01-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Motor drive device and storage device with the motor drive device |
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