KR102178349B1 - Position detector for detecting position of rotator of motor and motor system including the same - Google Patents

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Abstract

3상 전원을 이용하는 모터에 배치된 회전자의 위치를 측정하는 위치 측정기가 개시된다. 상기 위치 측정기는, 상기 모터에 연결된 스위치들을 포함하고, 상기 스위치들을 이용하여 상기 모터로 3상 전원을 공급하는 인버터, 상기 스위치들 각각의 양단 전압을 측정하는 전압 측정 회로 및 상기 전압 측정 회로에 의해 측정된 양단 전압들에 기초하여 상기 스위치들 각각을 흐르는 전류를 추정하고, 추정된 전류를 이용하여 상기 회전자의 상기 모터 내에서의 위치를 측정하는 프로세서를 포함한다.A position measuring device for measuring a position of a rotor disposed in a motor using a three-phase power source is disclosed. The position measuring device includes switches connected to the motor, an inverter for supplying three-phase power to the motor using the switches, a voltage measuring circuit measuring voltage across each of the switches, and the voltage measuring circuit. And a processor that estimates a current flowing through each of the switches based on the measured voltages at both ends, and measures a position of the rotor in the motor using the estimated current.

Description

모터의 회전자의 위치를 측정하는 위치 측정기 및 이를 포함하는 모터 시스템{POSITION DETECTOR FOR DETECTING POSITION OF ROTATOR OF MOTOR AND MOTOR SYSTEM INCLUDING THE SAME}Position measuring device that measures the position of the rotor of the motor, and a motor system including the same {POSITION DETECTOR FOR DETECTING POSITION OF ROTATOR OF MOTOR AND MOTOR SYSTEM INCLUDING THE SAME}

본 발명의 실시 예들은 모터의 회전자의 위치를 측정하는 위치 측정기 및 이를 포함하는 모터 시스템에 관한 것으로서, 특히, 션트 저항 또는 홀 센서와 같은 부가적인 구성을 없이 회전자 위치 측정기 및 이를 포함하는 모터에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a position measuring device for measuring the position of a rotor of a motor, and a motor system including the same.In particular, a rotor position measuring device and a motor including the same without additional configuration such as shunt resistance or Hall sensor It is about.

일반적인 모터(motor; 전동기)는 고정자(stator)와 회전자(rotator)를 포함하고, 인버터를 통해 공급되는 3상 전원을 공급받고, 고정자와 회전자 사이의 상호작용을 이용하여 회전한다. 한편, 모터의 회전자의 위치를 측정하기 위한 다양한 방법이 존재한다. 한 가지 방법은, 홀 센서(hall sensor)를 이용하여 회전자의 위치를 추정하는 것이다. 또 다른 방법은, 모터와 연결된 인버터 하단에 션트 저항을 구비하고, 상기 션트 저항에 흐르는 전류를 이용하여 회전자의 위치를 추정하는 것이다.A typical motor (motor) includes a stator and a rotor, receives three-phase power supplied through an inverter, and rotates using an interaction between the stator and the rotor. Meanwhile, there are various methods for measuring the position of the rotor of the motor. One way is to use a hall sensor to estimate the position of the rotor. Another method is to provide a shunt resistor at the bottom of the inverter connected to the motor, and estimate the position of the rotor by using the current flowing through the shunt resistor.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 통상적인 션트 저항이나 또는 홀 센서를 이용하지 않고, 모터의 회전자의 위치를 측정할 수 있는 위치 측정기 및 이를 포함하는 모터 시스템을 제공하는 것에 있다.An object of the present invention is to provide a position measuring device capable of measuring the position of a rotor of a motor, and a motor system including the same, without using a conventional shunt resistance or a Hall sensor.

본 발명의 실시 예들에 따른 3상 전원을 이용하는 모터에 배치된 회전자의 위치를 측정하는 위치 측정기는, 상기 모터에 연결된 스위치들을 포함하고, 상기 스위치들을 이용하여 상기 모터로 3상 전원을 공급하는 인버터, 상기 스위치들 각각의 양단 전압을 측정하는 전압 측정 회로 및 상기 전압 측정 회로에 의해 측정된 양단 전압들에 기초하여 상기 스위치들 각각을 흐르는 전류를 추정하고, 추정된 전류를 이용하여 상기 회전자의 상기 모터 내에서의 위치를 측정하는 프로세서를 포함한다.A position measuring device for measuring a position of a rotor disposed in a motor using a three-phase power according to embodiments of the present invention includes switches connected to the motor, and supplies three-phase power to the motor using the switches. An inverter, a voltage measuring circuit measuring voltage across each of the switches, and a current flowing through each of the switches are estimated based on voltages measured by the voltage measuring circuit, and the rotor using the estimated current And a processor that measures its position within the motor.

본 발명의 실시 예들에 따른 모터 시스템은 3상 전원을 이용하는 모터 및 상기 모터에 포함된 회전자의 위치를 측정하는 위치 측정기를 포함하고, 상기 위치 측정기는, 상기 모터에 연결된 스위치들을 포함하고, 상기 스위치들을 이용하여 상기 모터로 3상 전원을 공급하는 인버터, 상기 스위치들 각각의 양단 전압을 측정하는 전압 측정 회로 및 상기 전압 측정 회로에 의해 측정된 양단 전압들에 기초하여 상기 스위치들 각각을 흐르는 전류를 추정하고, 추정된 전류를 이용하여 상기 회전자의 상기 모터 내에서의 위치를 측정하는 프로세서를 포함한다.The motor system according to the embodiments of the present invention includes a motor using a three-phase power source and a position measuring device for measuring a position of a rotor included in the motor, and the position measuring device includes switches connected to the motor, and the An inverter that supplies three-phase power to the motor using switches, a voltage measuring circuit measuring voltage across each of the switches, and a current flowing through each of the switches based on voltages measured by the voltage measuring circuit And a processor for estimating and measuring a position of the rotor in the motor by using the estimated current.

본 발명에 따른 위치 측정기는 통상적인 션트 저항이나 또는 홀 센서를 이용하지 않고서도 모터의 회전자의 위치를 측정할 수 있으므로, 전력 손실이 적을 뿐만 아니라 제조 비용도 절감되는 효과가 있다.Since the position measuring device according to the present invention can measure the position of the rotor of the motor without using a conventional shunt resistance or a Hall sensor, there is an effect of not only reducing power loss but also reducing manufacturing cost.

도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 모터 시스템을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 모터를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 인버터를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 위치 측정기의 일부를 나타낸다.
도 5은 MOSFET의 전류 특성을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시 예들에 따른 회전자 위치를 측정하는 방법을 나타내는 플로우 차트이다.1 shows a motor system according to embodiments of the present invention.
2 shows a motor according to embodiments of the present invention.
3 shows an inverter according to embodiments of the present invention.
4 shows a part of a position finder according to embodiments of the present invention.
5 shows the current characteristics of the MOSFET.
6 is a flowchart illustrating a method of measuring a rotor position according to embodiments of the present invention.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 실시 예들을 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 모터 시스템을 나타낸다. 도 1을 참조하면, 모터 시스템(10)은 모터(100) 및 모터(100)의 회전자의 위치를 측정하는 위치 측정기(200)를 포함한다.1 shows a motor system according to embodiments of the present invention. Referring to FIG. 1, the motor system 10 includes a motor 100 and a position measuring device 200 that measures the position of a rotor of the motor 100.

모터(100)는 전기 에너지를 이용하여 회전 에너지를 생성할 수 있다. 실시 예들에 따라, 모터(100)는 위치 측정기(200)로부터 수신된 전력을 이용하여 회전력을 생성할 수 있다. 예컨대, 모터(100)는 3상 전력에 따라 작동할 수 있다.The motor 100 may generate rotational energy using electric energy. According to embodiments, the motor 100 may generate a rotational force using the power received from the position measuring device 200. For example, the motor 100 may operate according to three-phase power.

위치 측정기(200)는 모터(100)의 회전자(120)의 위치를 측정할 수 있다. 회전자(120)와 고정자(110)에서 형성되는 회전자계의 동기화를 위해서는 회전자(120)의 위치를 측정하는 것이 필요하다.The position measuring device 200 may measure the position of the rotor 120 of the motor 100. It is necessary to measure the position of the rotor 120 in order to synchronize the rotor 120 and the rotating magnetic field formed in the stator 110.

실시 예들에 따라, 위치 측정기(200)는 인버터(210)에 흐르는 전류의 크기를 이용하여 모터(100)의 회전자(120)의 위치를 측정할 수 있다. 위치 측정기(200)의 작동에 대해서는 이하에서 더 상세히 설명한다.According to embodiments, the position measuring device 200 may measure the position of the rotor 120 of the motor 100 by using the magnitude of the current flowing through the inverter 210. The operation of the position finder 200 will be described in more detail below.

도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 모터를 나타낸다. 도 1과 도 2를 참조하면, 모터(100)는 코일이 권선된 고정자(110)와 고정자(110)의 내부에 회전가능하게 설치된 회전자(120)를 포함할 수 있다. 2 shows a motor according to embodiments of the present invention. 1 and 2, the motor 100 may include a stator 110 in which a coil is wound and a rotor 120 rotatably installed in the stator 110.

고정자(110)는 모터(100)의 외곽을 구성할 수 있으며, 복수 개의 코일이 감긴 티스가 고정자(110)를 따라 고정자(110)에 배치될 수 있다. 실시 예들에 따라, 고정자(110)는 각각이 120°의 위상차를 가지는 3개의 코일들(A, B 및 C)을 포함할 수 있다. 회전자(120)는 고정자(110)의 코일에 대향하는 면에 영구자석이 구비되어 고정자(110)에서 발생하는 자기장에 의해 회전할 수 있다. 예컨대, 모터(100)는 BLDC(brushless direct current)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The stator 110 may constitute an outer periphery of the motor 100, and a tooth wound with a plurality of coils may be disposed on the stator 110 along the stator 110. According to embodiments, the stator 110 may include three coils A, B, and C each having a phase difference of 120°. The rotor 120 is provided with a permanent magnet on a surface of the stator 110 facing the coil, so that the rotor 120 may rotate by a magnetic field generated by the stator 110. For example, the motor 100 may be brushless direct current (BLDC), but is not limited thereto.

도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 인버터를 나타내고, 도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 위치 측정기의 일부를 나타낸다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 위치 측정기(200)는 인버터(210), 전압 측정 회로(220), 인버터 제어 회로(230), 온도 측정 회로(240) 및 프로세서(250)를 포함할 수 있다. 비록 도 1에는 위치 측정기(200)의 각 구성들(210, 220, 230, 240 및 250)이 분리되어 도시되어 있으나, 이는 편의상 기능별로 구분한 것이며, 실시 예들에 따라 위치 측정기(200)는 하나의 회로로서 구현될 수 있다.3 shows an inverter according to embodiments of the present invention, and FIG. 4 shows a part of a position measuring device according to embodiments of the present invention. 1 to 4, the position measuring device 200 may include an inverter 210, a voltage measuring circuit 220, an inverter control circuit 230, a temperature measuring circuit 240, and a processor 250. . Although FIG. 1 shows each of the components 210, 220, 230, 240, and 250 of the position measuring device 200 separately, this is divided by function for convenience, and the position measuring device 200 is one It can be implemented as a circuit of.

인버터(210)는 인버터 제어 회로(230)의 제어에 따라 모터(100)의 작동 전원을 모터(100)로 공급할 수 있다. 실시 예들에 따라, 인버터(210)는 전원 장치(300)로부터 공급되는 전원을 이용하여 3상 전원(VA, VB 및 VC)를 생성하고, 생성된 3상 전원(VA, VB 및 VC)을 모터(100)로 공급할 수 있다.The inverter 210 may supply operating power of the motor 100 to the motor 100 under the control of the inverter control circuit 230. According to embodiments, the inverter 210 generates three-phase power (V A , V B and V C ) by using power supplied from the power supply device 300, and the generated three-phase power (V A , V B And V C ) can be supplied to the motor 100.

도 3에 도시된 바와 같이, 인버터(210)는 복수 개의 스위치들(S1~S6)을 포함할 수 있고, 복수의 스위치들(S1~S6)을 제어함으로써 모터(100)로 작동 전원(VA, VB 및 VC)을 공급할 수 있다. 실시 예들에 따라, 인버터(210)는 인버터 제어 회로(230)의 제어에 따라 복수의 스위치들(S1~S6)의 온-오프를 제어함으로써 모터(100)로 작동 전원(VA, VB 및 VC)을 공급할 수 있다. As shown in Figure 3, the inverter 210 may include a plurality of switches (S1 ~ S6), by controlling the plurality of switches (S1 ~ S6) to the motor 100 operating power (V A , V B and V C ) can be supplied. According to embodiments, the inverter 210 controls the on-off of the plurality of switches S1 to S6 according to the control of the inverter control circuit 230, thereby operating power V A , V B and V C ) can be supplied.

복수의 스위치들(S1~S6) 각각은 모터(100)와 연결될 수 있다. 실시 예들에 따라, 복수의 스위치들(S1~S6)은 MOSFET(metal oxide semiconductor field effect transistor)일 수 있다.Each of the plurality of switches S1 to S6 may be connected to the motor 100. According to embodiments, the plurality of switches S1 to S6 may be a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET).

전압 측정 회로(220)는 스위치들(S1~S6) 각각의 양단 전압을 측정할 수 있다. 실시 예들에 따라, 스위치들(S1~S6)이 MOSFET인 경우, 전압 측정 회로(220)는 스위치들(S1~S6) 각각의 드레인과 소스 사이의 전압(이하, 드레인-소스 전압)을 측정할 수 있다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 전압 측정 회로(220)는 스위치(S6)의 드레인-소스 전압(VDS)을 측정할 수 있다. 예컨대, 전압 측정 회로(220)는 스위치들(S1~S6) 각각의 드레인과 모터(100) 사이에 연결될 수 있다.The voltage measurement circuit 220 may measure the voltage across each of the switches S1 to S6. According to embodiments, when the switches S1 to S6 are MOSFETs, the voltage measurement circuit 220 measures a voltage (hereinafter, a drain-source voltage) between the drain and the source of each of the switches S1 to S6. I can. For example, as shown in FIG. 4, the voltage measurement circuit 220 may measure the drain-source voltage V DS of the switch S6. For example, the voltage measurement circuit 220 may be connected between the drain of each of the switches S1 to S6 and the motor 100.

실시 예들에 따라, 전압 측정 회로(220)는 인버터(210)의 상단에 배치된 스위치들(S4, S4 및 S6)의 양단 전압을 측정할 수 있다.According to embodiments, the voltage measurement circuit 220 may measure the voltage across both ends of the switches S4, S4, and S6 disposed on the top of the inverter 210.

전압 측정 회로(220)는 측정된 드레인-소스 전압(VDS)을 프로세서(250)로 전송할 수 있다.The voltage measurement circuit 220 may transmit the measured drain-source voltage V DS to the processor 250.

인버터 제어 회로(230)는 인버터(210)의 작동을 제어할 수 있다. 실시 예들에 따라, 인버터 제어 회로(230)는 복수의 스위치들(S1~S6)의 온-오프를 제어하기 위한 제어 신호를 인버터(210)로 전송할 수 있다. 예컨대, 인버터 제어 회로(230)는 스위치들(S1~S6) 각각의 게이트 전압(VG)을 인버터(210)로 공급할 수 있다.The inverter control circuit 230 may control the operation of the inverter 210. According to embodiments, the inverter control circuit 230 may transmit a control signal for controlling on-off of the plurality of switches S1 to S6 to the inverter 210. For example, the inverter control circuit 230 may supply the gate voltage V G of each of the switches S1 to S6 to the inverter 210.

실시 예들에 따라, 인버터 제어 회로(230)는 모터(100)의 작동 모드(예컨대, 회전 속도, 회전 각속도, 회전 방향 등)에 기초하여 스위치들(S1~S6) 각각의 게이트 전압(VG)을 설정하고, 설정된 게이트 전압(VG)을 인버터(210)로 공급할 수 있다.According to embodiments, the inverter control circuit 230 is based on the operation mode (eg, rotation speed, rotation angular speed, rotation direction, etc.) of the motor 100, the gate voltage (V G ) of each of the switches S1 to S6 And may supply the set gate voltage V G to the inverter 210.

예컨대, 인버터 제어 회로(230)는 모터(100)의 회전이 시작한 후부터 기준 시점 까지(즉, 초기 구동 시)는 스위치들(S1~S6) 각각에 대하여 제1게이트 전압을 설정하고, 이후 상기 기준 시점 이후에는 스위치들(S1~S6) 각각에 대하여 상기 제1게이트 전압보다 높은 제2게이트 전압을 설정할 수 있다.For example, the inverter control circuit 230 sets the first gate voltage for each of the switches S1 to S6 from the start of rotation of the motor 100 to the reference point (that is, during initial driving), and then the reference After this point, a second gate voltage higher than the first gate voltage may be set for each of the switches S1 to S6.

즉, 모터(100)의 초기 구동 시에는 회전이 불안정(즉, 회전자(110)의 실제 위치와 회전자(110)의 추정된 위치 사이의 오차가 기준 값 이상)하므로 드레인 전류(ID)의 변동성이 크다. 따라서, 인버터 제어 회로(230)는 스위치들(S1~S6)의 게이트 전압을 상대적으로 낮게 하여 드레인 전류(ID)의 변동성을 낮춤으로써 드레인 전류(ID) 센싱의 정확도를 높일 수 있다. 반대로, 이후, 모터(100)의 회전이 안정화(즉, 회전자(110)의 실제 위치와 회전자(110)의 추정된 위치 사이의 오차가 기준 값 미만)되면 드레인 전류(ID)의 변동성이 상대적으로 작아진다. 따라서, 인버터 제어 회로(230)는 스위치들(S1~S6)의 게이트 전압을 상대적으로 높게 하여 스위치들(S1~S6)의 내부저항(MOSFET의 드레인-소스 상 저항, RDS(on))을 낮게 설정함으로써 드레인 전류(ID)의 손실을 최소화할 수 있다. 즉, 본 발명의 인버터 제어 회로(230)는 모터의 구동 단계에 따라 스위치들(S1~S6)을 2단계로 제어할 수 있다.That is, when the motor 100 is initially driven, the rotation is unstable (that is, the error between the actual position of the rotor 110 and the estimated position of the rotor 110 is more than the reference value), so the drain current (I D ) The volatility of is large. Accordingly, the inverter control circuit 230 may increase the accuracy of the switches (S1 ~ S6), the drain current (I D) sensed by lowering the volatility of the relatively low gate voltage and the drain current (I D) of the. Conversely, after that, when the rotation of the motor 100 is stabilized (that is, the error between the actual position of the rotor 110 and the estimated position of the rotor 110 is less than the reference value), the fluctuation of the drain current I D This becomes relatively small. Therefore, the inverter control circuit 230 relatively increases the gate voltage of the switches S1 to S6 to lower the internal resistance (the drain-source phase resistance of the MOSFET, RDS(on)) of the switches S1 to S6. By setting, the loss of the drain current I D can be minimized. That is, the inverter control circuit 230 of the present invention may control the switches S1 to S6 in two stages according to the driving stage of the motor.

인버터 제어 회로(230)는 프로세서(250)의 제어에 따라 인버터(210)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.The inverter control circuit 230 may generate a control signal for controlling the inverter 210 under the control of the processor 250.

온도 측정 회로(240)는 복수의 스위치들(S1~S6) 각각의 온도를 측정하여 온도 정보(TI)를 생성하고, 온도 정보(TI)를 프로세서(250)로 전송할 수 있다. 실시 예들에 따라, 온도 측정 회로(240)는 스위치들(S1~S6)과 직접 연결되어 스위치들(S1~S6)의 온도를 측정하거나 또는 스위치들(S1~S6)과 직접적으로 연결되지 않고서 스위치들(S1~S6)의 온도를 측정할 수 있다.The temperature measurement circuit 240 may measure the temperature of each of the plurality of switches S1 to S6 to generate temperature information TI, and transmit the temperature information TI to the processor 250. According to embodiments, the temperature measurement circuit 240 is directly connected to the switches S1 to S6 to measure the temperature of the switches S1 to S6 or the switch without being directly connected to the switches S1 to S6. The temperature of the fields (S1 to S6) can be measured.

프로세서(250)는 회전자(120)의 위치를 측정하고, 인버터 제어 회로(220)를 통해 인버터(210)를 제어할 수 있다. 실시 예들에 따라, 프로세서(250)는 연산 능력을 가진 소자, 예컨대, 중앙 처리 장치(central processing unit) 또는 마이크로 컨트롤러 유닛(micro controller unit)을 포함할 수 있다.The processor 250 may measure the position of the rotor 120 and control the inverter 210 through the inverter control circuit 220. According to embodiments, the processor 250 may include an element having computing power, for example, a central processing unit or a micro controller unit.

프로세서(250)는 전압 측정 회로(220)에 의해 측정된 스위치들(S1~S6) 각각의 양단 전압에 기초하여 스위치들(S1~S6) 각각에 흐르는 전류를 추정하고, 추정된 전류를 이용하여 회전자(120)의 위치를 측정할 수 있다. 예컨대, 프로세서(250)는 스위치들(S1~S6) 각각에 흐르는 전류로부터 고정자(110) 각각에 유도되는 기전력을 추정하고, 추정된 기전력에 기초하여 회전자(120)의 위치를 측정할 수 있다. 다만, 본 발명에 있어서, 스위치들(S1~S6) 각각에 흐르는 전류를 이용하여 회전자(110)의 위치를 추정하는 방법에 대해서 특별히 제한하지 않음을 이해하여야 한다.The processor 250 estimates the current flowing through each of the switches S1 to S6 based on the voltage across each of the switches S1 to S6 measured by the voltage measurement circuit 220, and uses the estimated current. The position of the rotor 120 can be measured. For example, the processor 250 may estimate the electromotive force induced in each of the stator 110 from the current flowing through each of the switches S1 to S6, and measure the position of the rotor 120 based on the estimated electromotive force. . However, in the present invention, it should be understood that the method of estimating the position of the rotor 110 using the current flowing through each of the switches S1 to S6 is not particularly limited.

실시 예들에 따라, 프로세서(250)는 전압 측정 회로(220)에 의해 측정된 드레인-소스 전압(VDS)에 기초하여 스위치들(S1~S6) 각각에 흐르는 전류를 추정하고, 추정된 전류를 이용하여 회전자(120)의 위치를 측정할 수 있다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 프로세서(250)는 전압 측정 회로(220)에 의해 측정된 스위치(S6)의 드레인-소스 전압(VDS)을 이용하여 스위치(S6)를 흐르는 전류(ID)의 크기를 추정할 수 있다. 그 후, 추정된 전류(ID)를 이용하여 회전자(120)의 위치를 추정할 수 있다. According to embodiments, the processor 250 estimates the current flowing through each of the switches S1 to S6 based on the drain-source voltage V DS measured by the voltage measurement circuit 220 and calculates the estimated current. By using it, the position of the rotor 120 can be measured. For example, as shown in FIG. 4, the processor 250 uses the drain-source voltage V DS of the switch S6 measured by the voltage measurement circuit 220 to flow the current I through the switch S6. We can estimate the size of D ). Thereafter, the position of the rotor 120 may be estimated using the estimated current I D.

도 5에 도시된 바와 같이, 일반적인 MOSFET의 경우, 크게 2가지의 동작 영역을 가진다. 첫 번째 영역은 주어진 게이트 전압(VG)에 대하여, 드레인 전류(ID)가 드레인-소스 전압(VDS)에 선형적으로 비례하는 선형 영역(ohmic region)이고, 나머지 하나는 주어진 게이트 전압(VG)에 대하여, 드레인 전류(ID)가 드레인-소스 전압(VDS)과는 무관하게 일정한 포화 영역(saturation region)이다. 따라서, 선형 영역에서 MOSFET을 흐르는 드레인 전류(ID)는 (게이트 전압이 고정된 경우) 드레인-소스 전압(VDS)에 선형적으로 비례하므로, 드레인-소스 전압(VDS)을 측정한다면 MOSFET을 흐르는 드레인 전류(ID)를 효과적으로 추정할 수 있다.As shown in FIG. 5, in the case of a general MOSFET, it has two main operating regions. The first region is an ohmic region in which the drain current I D is linearly proportional to the drain-source voltage V DS for a given gate voltage (V G ), and the other is a given gate voltage ( For V G ), the drain current I D is a constant saturation region regardless of the drain-source voltage V DS . Therefore, (I D), the drain current flowing through the MOSFET in the linear region (when the gate voltage is fixed), the drain-so linearly proportional to the source voltage (V DS), a drain - if the measured source voltage (V DS), MOSFET It is possible to effectively estimate the drain current I D flowing through.

따라서, 스위치들(S1~S6)이 선형 영역에서 작동할 때, 프로세서(250)는 전압 측정 회로(220)로부터 측정된 스위치들(S1~S6)의 드레인-소스 전압(VDS) 및 인버터 제어 회로(210)에 의해 전달되는 게이트 전압(VG)을 이용하여 스위치들(S1~S6)을 흐르는 전류(ID)를 추정할 수 있다. 예컨대, 프로세서(250)는 계산식 또는 미리 저장된 룩-업 테이블을 이용하여 전류(ID)를 추정할 수 있다.Therefore, when the switches S1 to S6 operate in the linear region, the processor 250 controls the drain-source voltage V DS of the switches S1 to S6 measured from the voltage measurement circuit 220 and the inverter. The current I D flowing through the switches S1 to S6 may be estimated by using the gate voltage V G delivered by the circuit 210. For example, the processor 250 may estimate the current I D using a calculation formula or a pre-stored look-up table.

프로세서(250)는 위와 같이 추정된 전류(ID)를 이용하여 회전자(120)의 위치를 측정할 수 있다. 실시 예들에 따라, 프로세서(250)는 스위치들(S1, S3 및 S5) 또는 스위치들(S2, S4 및 S6)을 흐르는 전류(ID)를 추정하고, 추정된 전류(ID)를 이용하여 회전자(120)의 위치를 측정할 수 있다.The processor 250 may measure the position of the rotor 120 using the estimated current I D as described above. According to embodiments, the processor 250 estimates the current I D flowing through the switches S1, S3 and S5 or the switches S2, S4 and S6, and uses the estimated current I D. The position of the rotor 120 can be measured.

실시 예들에 따라, 스위치들(S1~S6)을 흐르는 전류(ID)는 스위치들(S1~S6)의 온도에 따라 변화할 수 있으므로, 프로세서(250)는 온도 측정 회로(240)로부터 전달된 스위치들(S1~S6)의 온도 정보(TI)를 이용하여 추정된 전류(ID)를 보정하고, 보정된 전류(ID)를 이용하여 회전자(120)의 위치를 보다 정확하게 측정할 수 있다.According to embodiments, the current I D flowing through the switches S1 to S6 may vary according to the temperature of the switches S1 to S6, so that the processor 250 is transferred from the temperature measuring circuit 240. The estimated current I D is corrected using the temperature information TI of the switches S1 to S6, and the position of the rotor 120 can be more accurately measured using the corrected current I D. have.

홀 센서(hall sensor) 또는 션트 저항(예컨대, 스위치들의 소스 단에 연결된)을 구비하여 회전자의 위치를 추정하는 종래의 방법과 달리, 본 발명의 실시 예들에 따른 위치 측정기(200)는 별도의 추가적인 구성 없이, 모터의 전원 공급에 사용되는 스위치들(S1~S6)을 흐르는 전류를 추정함으로써 모터(100)의 회전자(120)의 위치를 측정할 수 있다.Unlike the conventional method of estimating the position of the rotor by having a hall sensor or a shunt resistor (eg, connected to the source end of the switches), the position measuring device 200 according to the embodiments of the present invention is a separate Without an additional configuration, the position of the rotor 120 of the motor 100 can be measured by estimating the current flowing through the switches S1 to S6 used to supply power to the motor.

도 6은 본 발명의 실시 예들에 따른 회전자 위치를 측정하는 방법을 나타내는 플로우 차트이다. 이하 설명되는 회전자 위치를 측정하는 방법 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명된 위치 측정기(200)를 통해 수행될 수 있다.6 is a flowchart illustrating a method of measuring a rotor position according to embodiments of the present invention. A method of measuring the position of the rotor described below may be performed through the position measuring device 200 described with reference to FIGS. 1 to 5.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 스위치들(S1~S6)을 이용하여 모터(100)로 3상 전원(VA, VB 및 VC)을 공급한다(S610). Referring to FIGS. 1 to 6, three-phase power sources V A , V B and V C are supplied to the motor 100 using switches S1 to S6 (S610).

3상 전원(VA, VB 및 VC)을 공급하는 동안, 스위치들(S1~S6) 양단의 전압을 측정한다(S620). 실시 예들에 따라, 스위치들(S1~S6)이 MOSFET으로 구현되는 경우, 상기 양단 전압은 스위치들(S1~S6)의 드레인-소스 전압일 수 있다.While supplying three-phase power (V A , V B and V C ), voltages across the switches S1 to S6 are measured (S620). According to embodiments, when the switches S1 to S6 are implemented as MOSFETs, the voltage across both ends may be the drain-source voltage of the switches S1 to S6.

위치 측정기(200)는 측정된 양단 전압에 기초하여 스위치들 각각을 흐르는 전류를 추정한다(S630). 실시 예들에 따라, 스위치들(S1~S6)이 MOSFET으로 구현되는 경우, 스위치들(S1~S6)의 드레인-소스 전압 및 게이트 전압에 기초하여 스위치들(S1~S6)을 흐르는 전류(예컨대, 드레인 전류)를 추정할 수 있다.The position measuring device 200 estimates the current flowing through each of the switches based on the measured voltage across both ends (S630). According to embodiments, when the switches S1 to S6 are implemented as a MOSFET, a current flowing through the switches S1 to S6 based on the drain-source voltage and the gate voltage of the switches S1 to S6 (for example, Drain current) can be estimated.

추정된 전류에 기초하여 모터(100)의 회전자(120)의 위치를 추정한다(S640).The position of the rotor 120 of the motor 100 is estimated based on the estimated current (S640).

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are only exemplary, and those of ordinary skill in the art will appreciate that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical idea of the attached registration claims.

10: 모터 시스템
100: 모터
200: 위치 측정기
210: 인버터
220: 전압 측정 회로
230: 인버터 제어 회로
240: 온도 측정 회로
250: 프로세서10: motor system
100: motor
200: position finder
210: inverter
220: voltage measurement circuit
230: inverter control circuit
240: temperature measurement circuit
250: processor

Claims (10)

3상 전원을 이용하는 모터에 배치된 회전자의 위치를 측정하는 위치 측정기에 있어서,
상기 모터에 연결된 스위치들을 포함하고, 상기 스위치들을 이용하여 상기 모터로 3상 전원을 공급하는 인버터;
상기 스위치들 각각의 양단 전압을 측정하는 전압 측정 회로;
상기 스위치들 각각의 양단 전압을 기초로 상기 회전자의 상기 모터 내에서의 위치를 측정하는 프로세서; 및
상기 인버터를 제어하는 인버터 제어 회로를 포함하되,
상기 스위치들은 MOSFET으로 구현되며,
상기 인버터는, 상기 인버터 제어 회로의 제어에 따라 상기 모터로 3상 전원을 공급하고,
상기 전압 측정 회로는, 상기 스위치들 각각의 드레인과 상기 모터 사이에 연결되고,
상기 인버터 제어 회로는, 상기 스위치들 각각의 게이트와 연결되고, 상기 스위치들이 선형 구간에서 작동하도록 상기 스위치들의 게이트 전압을 제어하며,
상기 스위치들 각각의 양단 전압은 상기 스위치들 각각의 드레인과 소스 사이의 전압이고,
상기 프로세서는 상기 스위치들 각각의 드레인과 소스 사이의 전압 및 상기 스위치들 각각의 게이트 전압에 기초하여, 상기 스위치들 각각의 게이트 전압이 고정된 상태에서 상기 스위치들 각각의 드레인 전류 추정하고, 추정된 상기 드레인 전류에 기초하여 상기 회전자의 위치를 측정하는,
위치 측정기.In a position measuring device that measures the position of a rotor disposed in a motor using a three-phase power source,
An inverter including switches connected to the motor and supplying three-phase power to the motor using the switches;
A voltage measurement circuit measuring voltage across each of the switches;
A processor that measures a position of the rotor in the motor based on voltages across each of the switches; And
Including an inverter control circuit for controlling the inverter,
The switches are implemented as a MOSFET,
The inverter supplies three-phase power to the motor according to the control of the inverter control circuit,
The voltage measurement circuit is connected between the drain of each of the switches and the motor,
The inverter control circuit is connected to a gate of each of the switches and controls a gate voltage of the switches so that the switches operate in a linear section,
The voltage across each of the switches is a voltage between a drain and a source of each of the switches,
The processor estimates a drain current of each of the switches while the gate voltage of each of the switches is fixed based on a voltage between the drain and the source of each of the switches and a gate voltage of each of the switches, and the estimated Measuring the position of the rotor based on the drain current,
Position finder. 제1항에 있어서,
상기 스위치들 각각의 온도를 측정하는 온도 측정 회로를 더 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 온도 측정 회로에 의해 측정된 온도를 이용하여, 추정된 상기 스위치들 각각을 흐르는 전류를 보정하고, 보정된 전류에 기초하여 상기 회전자의 위치를 측정하는,
위치 측정기.The method of claim 1,
Further comprising a temperature measuring circuit for measuring the temperature of each of the switches,
The processor,
Using the temperature measured by the temperature measurement circuit, correcting the estimated current flowing through each of the switches, and measuring the position of the rotor based on the corrected current,
Position finder. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 인버터 제어 회로는,
상기 모터의 회전이 시작한 후부터 기준 시점까지 상기 스위치들의 게이트 전압을 제1게이트 전압으로 설정하고,
상기 기준 시점 이후에는 상기 스위치들의 게이트 전압을 상기 제1게이트 전압 보다 높은 제2게이트 전압으로 설정하는,
위치 측정기.The method of claim 1, wherein the inverter control circuit,
The gate voltage of the switches is set as the first gate voltage from the start of rotation of the motor to the reference point,
Setting the gate voltage of the switches to a second gate voltage higher than the first gate voltage after the reference time point,
Position finder. 제1항에 있어서, 상기 인버터는,
상기 스위치들 각각의 소스에 연결된 션트(shunt) 저항을 포함하지 않는,
위치 측정기.The method of claim 1, wherein the inverter,
Not including a shunt resistor connected to the source of each of the switches,
Position finder. 3상 전원을 이용하는 모터; 및
상기 모터에 포함된 회전자의 위치를 측정하는 위치 측정기를 포함하고,
상기 위치 측정기는,
상기 모터에 연결된 스위치들을 포함하고, 상기 스위치들을 이용하여 상기 모터로 3상 전원을 공급하는 인버터;
상기 스위치들 각각의 양단 전압을 측정하는 전압 측정 회로;
상기 전압 측정 회로에 의해 측정된 양단 전압들에 기초하여 상기 회전자의 상기 모터 내에서의 위치를 측정하는 프로세서; 및
상기 인버터를 제어하는 인버터 제어 회로를 포함하되,
상기 스위치들은 MOSFET으로 구현되고,
상기 스위치들 각각의 양단 전압은 상기 스위치들 각각의 드레인과 소스 사이의 전압이고,
상기 인버터는 상기 인버터 제어 회로의 제어에 따라 상기 모터로 3상 전원을 공급하고,
상기 전압 측정 회로는 상기 스위치들 각각의 드레인과 상기 모터 사이에 연결되고,
상기 인버터 제어 회로는 상기 스위치들 각각의 게이트와 연결되고, 상기 스위치들이 선형 구간에서 작동하도록 상기 스위치들의 게이트 전압을 제어하며,
상기 프로세서는 상기 스위치들 각각의 드레인과 소스 사이의 전압 및 상기 스위치들 각각의 게이트 전압에 기초하여, 상기 스위치들 각각의 게이트 전압이 고정된 상태에서 상기 스위치들 각각의 드레인 전류 추정하고, 추정된 상기 드레인 전류에 기초하여 상기 회전자의 위치를 측정하는,
모터 시스템.A motor using a three-phase power source; And
Including a position measuring device for measuring the position of the rotor included in the motor,
The position finder,
An inverter including switches connected to the motor and supplying three-phase power to the motor using the switches;
A voltage measurement circuit measuring voltage across each of the switches;
A processor that measures a position of the rotor in the motor based on voltages across both ends measured by the voltage measurement circuit; And
Including an inverter control circuit for controlling the inverter,
The switches are implemented as a MOSFET,
The voltage across each of the switches is a voltage between a drain and a source of each of the switches,
The inverter supplies three-phase power to the motor according to the control of the inverter control circuit,
The voltage measurement circuit is connected between the drain of each of the switches and the motor,
The inverter control circuit is connected to the gate of each of the switches and controls the gate voltage of the switches so that the switches operate in a linear section,
The processor estimates a drain current of each of the switches while the gate voltage of each of the switches is fixed based on a voltage between the drain and the source of each of the switches and a gate voltage of each of the switches, and the estimated Measuring the position of the rotor based on the drain current,
Motor system. 제7항에 있어서,
상기 스위치들 각각의 온도를 측정하는 온도 측정 회로를 더 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 온도 측정 회로에 의해 측정된 온도를 이용하여, 추정된 상기 스위치들 각각을 흐르는 전류를 보정하고, 보정된 전류에 기초하여 상기 회전자의 위치를 측정하는,
모터 시스템.The method of claim 7,
Further comprising a temperature measuring circuit for measuring the temperature of each of the switches,
The processor,
Using the temperature measured by the temperature measurement circuit, correcting the estimated current flowing through each of the switches, and measuring the position of the rotor based on the corrected current,
Motor system. 삭제delete 제7항에 있어서, 상기 인버터 제어 회로는,
상기 모터의 회전이 시작한 후부터 기준 시점까지 상기 스위치들의 게이트 전압을 제1게이트 전압으로 설정하고,
상기 기준 시점 이후에는 상기 스위치들의 게이트 전압을 상기 제1게이트 전압 보다 높은 제2게이트 전압으로 설정하는,
모터 시스템.The method of claim 7, wherein the inverter control circuit,
The gate voltage of the switches is set as the first gate voltage from the start of rotation of the motor to the reference point,
Setting the gate voltage of the switches to a second gate voltage higher than the first gate voltage after the reference time point,
Motor system.
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