KR102245099B1 - 안정성 및 전원 보호를 위한 모터 제어 - Google Patents

안정성 및 전원 보호를 위한 모터 제어 Download PDF

Info

Publication number
KR102245099B1
KR102245099B1 KR1020157036677A KR20157036677A KR102245099B1 KR 102245099 B1 KR102245099 B1 KR 102245099B1 KR 1020157036677 A KR1020157036677 A KR 1020157036677A KR 20157036677 A KR20157036677 A KR 20157036677A KR 102245099 B1 KR102245099 B1 KR 102245099B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
motor
current
windings
switch
power source
Prior art date
Application number
KR1020157036677A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160029751A (ko
Inventor
크리스토퍼 피트 벤슨
더글라스 씨. 카메론
Original Assignee
더 보잉 컴파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US13/933,803 external-priority patent/US9035584B2/en
Application filed by 더 보잉 컴파니 filed Critical 더 보잉 컴파니
Publication of KR20160029751A publication Critical patent/KR20160029751A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102245099B1 publication Critical patent/KR102245099B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022—Synchronous motors
    • H02P25/03—Synchronous motors with brushless excitation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/028—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the motor continuing operation despite the fault condition, e.g. eliminating, compensating for or remedying the fault
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/003—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to auxiliary motors, e.g. for pumps, compressors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/02—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles characterised by the form of the current used in the control circuit
    • B60L15/06—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles characterised by the form of the current used in the control circuit using substantially sinusoidal ac
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/02—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles characterised by the form of the current used in the control circuit
    • B60L15/08—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles characterised by the form of the current used in the control circuit using pulses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/003—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to inverters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0061—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electrical machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/22—Balancing the charge of battery modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
    • B60L7/14—Dynamic electric regenerative braking for vehicles propelled by ac motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/22—Dynamic electric resistor braking, combined with dynamic electric regenerative braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C13/00—Control systems or transmitting systems for actuating flying-control surfaces, lift-increasing flaps, air brakes, or spoilers
    • B64C13/24—Transmitting means
    • B64C13/38—Transmitting means with power amplification
    • B64C13/50—Transmitting means with power amplification using electrical energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C25/00—Alighting gear
    • B64C25/02—Undercarriages
    • B64C25/08—Undercarriages non-fixed, e.g. jettisonable
    • B64C25/10—Undercarriages non-fixed, e.g. jettisonable retractable, foldable, or the like
    • B64C25/18—Operating mechanisms
    • B64C25/24—Operating mechanisms electric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00—Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/24—Aircraft characterised by the type or position of power plants using steam or spring force
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D35/00—Transmitting power from power plants to propellers or rotors; Arrangements of transmissions
    • B64D35/02—Transmitting power from power plants to propellers or rotors; Arrangements of transmissions specially adapted for specific power plants
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/14—Estimation or adaptation of motor parameters, e.g. rotor time constant, flux, speed, current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022—Synchronous motors
    • H02P25/028—Synchronous motors with four quadrant control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/032—Reciprocating, oscillating or vibrating motors
    • H02P25/034—Voice coil motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H02P27/085—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation wherein the PWM mode is adapted on the running conditions of the motor, e.g. the switching frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/0241—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being an overvoltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/027—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being an over-current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/032—Preventing damage to the motor, e.g. setting individual current limits for different drive conditions
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
    • H02P6/085—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/28—Arrangements for controlling current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/421—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/423—Torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/427—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/429—Current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/52—Drive Train control parameters related to converters
    • B60L2240/527—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/52—Drive Train control parameters related to converters
    • B60L2240/529—Current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/549—Current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/80—Time limits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2207/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
    • H02P2207/05—Synchronous machines, e.g. with permanent magnets or DC excitation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Protection Of Generators And Motors (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

Abstract

모터를 제어하기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 모터는 권선들을 포함한다. 복수의 스위치들을 포함하는 스위치 브리지는 권선들에 전원을 연결하도록 구성된다. 모터 제어기는 복수의 스위치들을 제어하도록 구성된다. 원치 않은 상태 식별기는 모터가 전원에 전력을 공급하고 있을 때 원치 않은 상태를 식별하도록 구성되며, 여기서 원치 않은 상태는 전원의 특성에 대해 정의된다. 원치 않은 상태 감소기는 원치 않은 상태 식별기에 의해 원치 않은 상태를 식별하는 것에 응답하여 원치 않은 상태를 감소시키도록 구성된다.

Description

안정성 및 전원 보호를 위한 모터 제어{MOTOR CONTROL FOR STABILITY AND POWER SUPPLY PROTECTION}
본 개시는 일반적으로 전기 모터들 및 전기 모터들의 제어에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시는 모터가 전원에 전력을 공급하고 있을 때 불안정성을 감소시키고 원치 않은 전류 레벨들로부터 전원을 보호하도록 전기 모터를 제어하는 것에 관한 것이다.
항공기는 다양한 전자 디바이스들 및 시스템들을 이용하여 항공기에 대한 다양한 기능들을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제한 없이, 항공기 상의 전기 모터들은 비행 조종면들을 이동시키고, 착륙 장치를 상승 및 하강시키며, 항공기에 대한 다른 기능들을 수행하는 데 사용될 수 있다. 전기 모터들 및 항공기 상의 다른 전자 시스템들 및 디바이스들에 대한 전력은 항공기 전력 시스템에 의해 공급될 수도 있다.
항공기에 그리고 많은 다른 애플리케이션들에 사용되는 전기 모터의 타입의 일례는 브러시리스 DC 전기 모터이다. 이러한 타입의 모터는 또한 전자 정류 모터로도 알려져 있다. 브러시리스 DC 모터는 예를 들어, 영구 자석 동기 모터, 스위치드 릴럭턴스 모터(switched reluctance motor) 또는 유도 모터를 포함할 수 있다. 브러시리스 DC 모터들은 스위칭 전력 신호를 제공하여 모터를 구동하도록 제어되는 인버터를 통해 직류(DC: direct current) 전원에 의해 전력이 공급된다.
예를 들어, 브러시리스 DC 모터는 회전하는 영구 자석들 및 스테이터 권선들을 포함하는 고정된 전기자를 포함할 수 있다. 전자 제어기는 권선들에 공급되는 전력의 위상을 끊임없이 스위칭하여 모터 회전을 유지한다. 제어기는 고체 상태 회로를 이용하여 모터 권선들에 대한 때에 맞는 전력 분배를 제공할 수도 있다.
로터 회전을 지시하기 위해, 브러시리스 DC 모터에 대한 제어기는 스테이터 권선들에 대한 로터의 배향을 결정하는 어떤 수단을 필요로 한다. 어떤 브러시리스 DC 모터들은 홀 효과 센서들 또는 로터리 인코더를 사용하여 로터의 포지션을 직접 측정한다. 다른 것들은 미구동 권선들에서 역기전력(back electromotive force (EMF))을 측정하여 로터 포지션을 추론한다. 이러한 후자 타입의 제어기들은 흔히 센서리스 제어기들로 불린다. 다른 센서리스 제어기들은 자석들의 포지션에 의해 야기된 권선 포화를 측정하여 로터 포지션을 추론할 수 있다.
브러시리스 DC 모터에 대한 제어기는 양방향 출력들을 제공하여 모터 권선들에 대한 DC 전력의 구동을 제어할 수도 있다. 출력들은 로직 회로에 의해 제어될 수도 있다. 단순한 제어기들은 비교기들을 이용하여 출력 위상이 언제 진행되어야 하는지를 결정할 수도 있다. 더 고급의 제어기들은 마이크로컨트롤러를 이용하여 가속을 관리하고, 속도를 제어하며, 모터 효율을 미세 조정할 수 있다. 이러한 타입의 모터 제어기들은 전자 속도 제어기들로 지칭될 수도 있다.
제어기는 스위치 브리지 내의 스위치들을 제어함으로써 DC 모터의 권선들에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 스위치 브리지는 DC 전원을 DC 모터의 권선들에 연결한다. 예를 들어, 3상 스위치 브리지는 DC 모터의 3개의 모터 권선들에 DC 전원을 연결하기 위한 3개의 병렬 하프 H-브리지들을 형성하도록 배열된 6개의 스위치들을 가질 수도 있다. 스위치 브리지의 스위치들은 모터 권선들 각각에 대해 어느 한 방향으로 전류를 구동하도록 제어기에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 제한 없이, 스위치 브리지는 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET: metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)들과 같은 고체 상태 스위칭 디바이스들을 사용하여 구현될 수 있다.
스위치 브리지 내의 스위치들을 제어하여 브러시리스 DC 모터의 권선들에서 전류를 변조하기 위해 다양한 방법들이 사용될 수도 있다. 그러나 브러시리스 DC 모터의 모터 권선들에서 전류를 변조하기 위한 기존의 방법들은 다양한 약점들과 한계들을 가질 수도 있다. 이러한 약점들과 한계들을 극복하는, 브러시리스 DC 모터의 권선들에서 전류를 제어하기 위한 방법이 바람직하다.
브러시리스 DC 모터의 로터는 시계 방향 또는 반시계 방향의 어느 한 방향으로 회전하도록 제어될 수도 있다. 모터의 권선들에서의 전류는 시계 방향 또는 반시계 방향의 어느 한 방향으로 로터에 토크를 발생시키도록 제어될 수도 있다. 권선들의 전류는 특정 시점에 로터의 회전 방향과 동일한 방향인 또는 로터의 회전 방향과는 반대 방향인 토크를 로터에 발생시키도록 제어될 수도 있다.
따라서 브러시리스 DC 모터의 동작은 4개의 사분면들과 관련하여 설명될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 동작 사분면에서, 로터는 시계 방향으로 회전하고 있을 수도 있고, 모터 권선들의 전류는 동일한 시계 방향으로 로터에 토크를 발생시킬 수도 있다. 제 2 동작 사분면에서, 로터는 반시계 방향으로 회전하고 있을 수도 있으며, 모터 권선들의 전류는 반대인 시계 방향으로 로터에 토크를 발생시킬 수도 있다. 제 3 동작 사분면에서, 로터는 반시계 방향으로 회전하고 있을 수도 있으며, 모터 권선들의 전류는 동일한 반시계 방향으로 로터에 토크를 발생시킬 수도 있다. 제 4 동작 사분면에서, 로터는 시계 방향으로 회전하고 있을 수도 있고, 모터 권선들의 전류는 반대인 반시계 방향으로 로터에 토크를 발생시킬 수도 있다.
모터가 제 2 및 제 4 동작 사분면들에서 동작하고 있을 때, 모터는 전원으로 다시 전력을 공급할 수도 있다. 이 경우, 모터는 회생 중이거나 또는 회생 동작 모드에 있다고 할 수 있다. 모터가 회생 중일 때 발생할 수 있는 원치 않은 상태들을 감소시키거나 방지하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 모터가 회생 중일 때 발생할 수 있는 불안정성을 감소시키거나 방지하는 것이 바람직하다. 모터가 회생 중일 때를 포함하여 모터가 다양한 사분면들에서 동작하고 있을 때, 모터와 전원 사이의 원치 않은 전류 흐름을 감소시키거나 방지하는 것이 또한 바람직하다. 이에 따라, 앞서 논의한 이슈들 중 하나 또는 그보다 많은 이슈뿐만 아니라 가능하게는 다른 이슈들도 고려하는 방법 및 장치를 갖는 것이 바람직할 것이다.
본 개시의 실시예들은 모터, 스위치 브리지, 모터 제어기, 원치 않은 상태 식별기 및 원치 않은 상태 감소기를 포함하는 장치를 제공한다. 모터는 권선들을 포함한다. 스위치 브리지는 권선들에 전원을 연결하도록 구성된 복수의 스위치들을 포함한다. 모터 제어기는 복수의 스위치들을 제어하도록 구성된다. 원치 않은 상태 식별기는 모터가 전원에 전력을 공급하고 있을 때 장치에서 원치 않은 상태를 식별하도록 구성되며, 여기서 원치 않은 상태는 전원의 특성에 대해 정의된다. 원치 않은 상태 감소기는 원치 않은 상태 식별기에 의해 장치에서 원치 않은 상태를 식별하는 것에 응답하여 원치 않은 상태를 감소시키도록 구성된다.
본 개시의 실시예들은 또한 모터를 제어하는 방법을 제공한다. 스위치 브리지 내의 복수의 스위치들은 모터의 권선들에 전원을 연결하도록 제어된다. 권선들에 걸친 전압이 제 1 전압 임계치보다 더 큰지 여부가 결정되며, 여기서 제 1 전압 임계치는 전원의 출력 전압에 대해 정의된다. 권선들에 걸친 전압이 제 1 전압 임계치보다 더 크다는 결정에 응답하여 권선들의 전류가 저항기를 통해 접지로 전달된다.
본 개시의 실시예들은 또한 모터를 제어하는 다른 방법을 제공한다. 스위치 브리지 내의 복수의 스위치들은 모터의 권선들에 전원을 연결하도록 제어된다. 전원과 권선들 사이에 전류를 공급하도록 복수의 스위치들 중 다수의 스위치가 폐쇄되는 듀티 사이클은 전원과 권선들 사이의 전류가 전원에 대한 전류 한계를 초과하지 않도록 제한된다.
추가로, 본 개시는 다음 조항들에 따른 실시예들을 포함한다:
조항 1. 장치로서, 권선들을 포함하는 모터; 상기 권선들에 전원을 연결하도록 구성된 복수의 스위치들을 포함하는 스위치 브리지; 상기 복수의 스위치들을 제어하도록 구성된 모터 제어기; 상기 모터가 상기 전원에 전력을 공급하고 있을 때 상기 장치에서 원치 않은 상태를 식별하도록 구성된 원치 않은 상태 식별기 ― 상기 원치 않은 상태는 상기 전원의 특성에 대해 정의됨 ―; 및 상기 원치 않은 상태 식별기에 의해 상기 장치에서 상기 원치 않은 상태를 식별하는 것에 응답하여 상기 원치 않은 상태를 감소시키도록 구성된 원치 않은 상태 감소기를 포함하는, 장치.
조항 2. 제 1 항에 있어서, 상기 모터가 상기 전원에 상기 전력을 공급하고 있을 때 상기 장치에서 상기 원치 않은 상태를 식별하도록 구성되는 경우에, 상기 원치 않은 상태 식별기는 상기 권선들에 걸친 전압이 제 1 전압 임계치보다 더 클 때 상기 장치에서 상기 원치 않은 상태를 식별하도록 구성되며, 상기 제 1 전압 임계치는 상기 전원의 출력 전압에 대해 정의되고, 그리고 상기 장치에서 상기 원치 않은 상태를 식별하는 것에 응답하여 상기 원치 않은 상태를 감소시키도록 구성되는 경우에, 상기 원치 않은 상태 감소기는 상기 장치에서 상기 원치 않은 상태를 식별하는 것에 응답하여 상기 권선들의 전류를 저항기를 통해 접지로 전달하도록 구성되는, 장치.
조항 3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 전압 임계치는 상기 전원의 출력 전압과 거의 동일한, 장치.
조항 4. 제 2 항에 있어서, 상기 원치 않은 상태 식별기는 상기 권선들에 걸친 전압이 제 2 전압 임계치 미만인 시점을 식별하도록 추가로 구성되며, 상기 제 2 전압 임계치는 상기 제 1 전압 임계치보다 더 낮고, 상기 원치 않은 상태 감소기는 상기 권선들에 걸친 전압이 상기 제 2 전압 임계치 미만인 시점을 식별하는 것에 응답하여 상기 권선들의 전류를 접지로 전달하는 것을 중단하도록 구성되는, 장치.
조항 5. 제 2 항에 있어서, 상기 저항기는 가변 저항기이고, 상기 원치 않은 상태 감소기는 상기 권선들의 전류의 레벨에 응답하여 상기 가변 저항기의 저항을 선택하도록 추가로 구성되는, 장치.
조항 6. 제 5 항에 있어서, 상기 저항기는 병렬인 복수의 저항기들을 포함하고, 상기 원치 않은 상태 감소기는 상기 복수의 저항기들의 온도들을 기초로, 상기 복수의 저항기들에서 상기 권선들의 전류가 접지로 전달되게 하는 다수의 저항기들을 선택하도록 추가로 구성되는, 장치.
조항 7. 제 1 항에 있어서, 상기 모터 제어기는 지시된 전류에 응답하여 상기 전원과 상기 권선들 사이에 전류를 공급하도록 상기 스위치 브리지 내의 복수의 스위치들 중 다수의 스위치가 폐쇄되는 듀티 사이클을 제어하도록 구성되고, 상기 모터가 상기 전원에 상기 전력을 공급하고 있을 때 상기 장치에서 상기 원치 않은 상태를 식별하도록 구성되는 경우에, 상기 원치 않은 상태 식별기는 상기 지시된 전류가 상기 전원에 대한 전류 한계보다 더 클 때 상기 장치에서 상기 원치 않은 상태를 식별하도록 구성되며, 상기 장치에서 상기 원치 않은 상태를 식별하는 것에 응답하여 상기 원치 않은 상태를 감소시키도록 구성되는 경우에, 상기 원치 않은 상태 감소기는 상기 지시된 전류가 상기 전원에 대한 전류 한계보다 더 클 때 상기 전원에 대한 전류 한계를 기초로 상기 지시된 전류를 설정하도록 구성되는, 장치.
조항 8. 제 7 항에 있어서, 상기 전원에 대한 전류 한계는 가변적이고, 상기 전원은 배터리를 포함하며, 상기 원치 않은 상태 식별기는 상기 배터리에 대한 셀 밸런서 회로로부터의 피드백을 기초로 상기 전류 한계에 대한 값을 선택하도록 추가로 구성되는, 장치.
조항 9. 제 1 항에 있어서, 상기 장치는 항공기 상에 있는, 장치.
조항 10. 모터를 제어하는 방법으로서, 상기 모터의 권선들에 전원을 연결하도록 스위치 브리지 내의 복수의 스위치들을 제어하는 단계; 상기 권선들에 걸친 전압이 제 1 전압 임계치보다 더 큰지 여부를 결정하는 단계 ― 상기 제 1 전압 임계치는 상기 전원의 출력 전압에 대해 정의됨 ―; 및 상기 권선들에 걸친 전압이 상기 제 1 전압 임계치보다 더 크다는 결정에 응답하여 상기 권선들의 전류를 저항기를 통해 접지로 전달하는 단계를 포함하는, 모터를 제어하는 방법.
조항 11. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 전압 임계치는 상기 전원의 출력 전압과 실질적으로 동일한, 모터를 제어하는 방법.
조항 12. 제 10 항에 있어서, 상기 권선들에 걸친 전압이 제 2 전압 임계치 미만인 시점을 결정하는 단계 ― 상기 제 2 전압 임계치는 상기 제 1 전압 임계치보다 더 낮음 ―; 및 상기 권선들에 걸친 전압이 상기 제 2 전압 임계치 미만인 시점을 결정하는 것에 응답하여 상기 권선들의 전류를 접지로 전달하는 것을 중단하는 단계를 더 포함하는, 모터를 제어하는 방법.
조항 13. 제 10 항에 있어서, 상기 저항기는 가변 저항기인, 모터를 제어하는 방법.
조항 14. 제 13 항에 있어서, 상기 권선들의 전류의 레벨에 응답하여 상기 가변 저항기에 대한 저항을 선택하는 단계를 더 포함하는, 모터를 제어하는 방법.
조항 15. 제 14 항에 있어서, 상기 저항기는 병렬인 복수의 저항기들을 포함하고, 상기 방법은, 상기 복수의 저항기들의 온도들을 기초로, 상기 복수의 저항기들 중 상기 권선들의 전류가 접지로 전달되게 하는 다수의 저항기들을 선택하는 단계를 더 포함하는, 모터를 제어하는 방법.
조항 16. 모터를 제어하는 방법으로서, 상기 모터의 권선들에 전원을 연결하도록 스위치 브리지 내의 복수의 스위치들을 제어하는 단계를 포함하며, 상기 전원과 상기 권선들 사이에 전류를 공급하도록 상기 복수의 스위치들 중 다수의 스위치가 폐쇄되는 듀티 사이클은 상기 전원과 상기 권선들 사이의 전류가 상기 전원에 대한 전류 한계를 초과하지 않도록 제한되는, 모터를 제어하는 방법.
조항 17. 제 16 항에 있어서, 지시된 전류가 상기 전원에 대한 전류 한계보다 더 큰 시점을 결정하는 단계; 상기 지시된 전류가 상기 전원에 대한 전류 한계보다 더 클 때 상기 전원에 대한 전류 한계를 기초로 상기 지시된 전류를 설정하는 단계; 및 상기 지시된 전류에 응답하여 상기 듀티 사이클을 제어하는 단계를 더 포함하는, 모터를 제어하는 방법.
조항 18. 제 16 항에 있어서, 상기 전원에 대한 전류 한계는 가변적이고, 상기 전원은 배터리를 포함하며, 상기 배터리에 대한 셀 밸런서 회로로부터의 피드백을 기초로 상기 전류 한계에 대한 값이 선택되는, 모터를 제어하는 방법.
조항 19. 제 16 항에 있어서, 상기 전원과 상기 권선들 사이의 전류는 상기 모터가 상기 전원에 전력을 공급하고 있을 때의 상기 모터와 상기 전원 사이의 전류인, 모터를 제어하는 방법.
조항 20. 제 16 항에 있어서, 상기 전원과 상기 권선들 사이의 전류는 상기 전원으로부터 상기 모터로 전력이 공급될 때의 상기 전원과 상기 모터 사이의 전류인, 모터를 제어하는 방법.
특징들 및 기능들은 본 개시의 다양한 실시예들에서 독립적으로 달성될 수 있고 또는 또 다른 실시예들에서는 결합될 수도 있으며, 이들의 추가 세부사항들은 다음의 설명 및 도면들을 참조로 확인될 수 있다.
예시적인 실시예들의 특성으로 여겨지는 신규한 특징들이 첨부된 청구항들에서 제시된다. 그러나 예시적인 실시예들뿐만 아니라 선호되는 사용 모드, 추가 목적들 및 이들의 특징들은 본 개시의 예시적인 실시예의 하기의 상세한 설명을 참조로 첨부 도면들과 함께 읽으면 가장 잘 이해될 것이다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 모터 제어 환경의 블록도의 예시이다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 모터 제어기의 블록도의 예시이다.
도 3은 예시적인 실시예에 따라 모터의 전류를 제어하기 위한 스위치 브리지의 개략적인 회로도의 예시이다.
도 4는 예시적인 실시예에 따라 구동 구성에서 모터의 전류를 제어하기 위한 스위치 브리지의 개략적인 회로도의 예시이다.
도 5는 예시적인 실시예에 따라 제 1 코스팅 구성에서 모터의 전류를 제어하기 위한 스위치 브리지의 개략적인 회로도의 예시이다.
도 6은 예시적인 실시예에 따라 제 2 코스팅 구성에서 모터의 전류를 제어하기 위한 스위치 브리지의 개략적인 회로도의 예시이다.
도 7은 예시적인 실시예에 따라 회생 구성에서 모터의 전류를 제어하기 위한 스위치 브리지의 개략적인 회로도의 예시이다.
도 8은 예시적인 실시예에 따라 모터에 구동 및 코스팅 전류를 제공하는 스위칭 사이클에 대한 스위치 타이밍의 예시이다.
도 9는 예시적인 실시예에 따라 모터에 코스팅 전류만을 제공하는 스위칭 사이클에 대한 스위치 타이밍의 예시이다.
도 10은 예시적인 실시예에 따라 모터에 코스팅 및 회생 전류를 제공하는 스위칭 사이클에 대한 스위치 타이밍의 예시이다.
도 11은 예시적인 실시예에 따라 모터에 회생 전류만을 제공하는 스위칭 사이클에 대한 스위치 타이밍의 예시이다.
도 12는 예시적인 실시예에 따른 모터의 동작 사분면들의 예시이다.
도 13은 예시적인 실시예에 따라 모터에서 전류의 불안정성을 감소시키기 위한 원치 않은 상태 식별기 및 원치 않은 상태 감소기의 블록도의 예시이다.
도 14는 예시적인 실시예에 따라 모터 권선의 전류를 접지에 전달하기 위한 스위치 브리지와 스위치 및 저항기의 개략적인 회로도의 예시이다.
도 15는 예시적인 실시예에 따른 이산값의 가변 저항기의 개략적인 회로도의 예시이다.
도 16은 예시적인 실시예에 따른 저항 선택기의 블록도의 예시이다.
도 17은 예시적인 실시예에 따른 모터의 권선들에서의 전류의 예시이다.
도 18은 예시적인 실시예에 따라 모터에서 불안정성을 감소시키기 위한 프로세스의 흐름도의 예시이다.
도 19는 예시적인 실시예에 따라 가변 저항기의 저항을 선택하기 위한 프로세스의 흐름도의 예시이다.
도 20은 예시적인 실시예에 따라 모터의 동작 중에 원치 않은 전류로부터 전원을 보호하기 위한 원치 않은 상태 식별기 및 원치 않은 상태 감소기의 블록도의 예시이다.
도 21은 예시적인 실시예에 따라 모터의 동작 중에 원치 않은 전류로부터 전원을 보호하기 위한 전류 제어의 파형도의 예시이다.
도 22는 예시적인 실시예에 따라 모터의 동작 중에 원치 않은 전류로부터 전원을 보호하기 위한 프로세스의 흐름도의 예시이다.
서로 다른 예시적인 실시예들은 다수의 서로 다른 고려 사항들을 인식하여 고려한다. 항목들과 관련하여 본 명세서에서 사용되는 "다수"는 하나 또는 그보다 많은 항목들을 의미한다. 예를 들어, "다수의 서로 다른 고려 사항들"은 하나 또는 그보다 많은 서로 다른 고려 사항들을 의미한다.
서로 다른 예시적인 실시예들은 모터가 회생 중일 때의 불안정성으로부터 보호하는 것이 바람직함을 인식하여 고려한다. 모터가 회생 중일 때, 스위치 브리지 내의 스위치들은 스위치 브리지를 통해 모터로부터 다시 전원으로 전력이 공급되도록 제어된다. 스위치 브리지 내의 스위치들은 스위칭 디바이스들이 폐쇄될 때 제 1 방향으로 전류를 전도하도록 구성된 스위칭 디바이스들 및 스위칭 디바이스들과 병렬로 접속되며 제 1 방향과는 반대인 제 2 방향으로 전류를 전도하도록 구성된 다이오드들을 포함한다.
모터가 회생 중일 때는, 모터 권선들에 걸친 전압이 전원의 전압보다 더 높게 올라가는 것이 가능하다. 모터 권선들에 걸친 전압이 전원 전압보다 더 높을 때, 스위치 브리지 내의 스위칭 디바이스들과 병렬인 다이오드들은 통제 불가능한 식으로 전류를 전도할 것이다. 스위치 브리지의 전류가 통제 불가능하면, 모터의 권선들에서 그리고 전원으로 흐르는 전류가 폭주하여 받아들이기 어려울 정도로 높아질 것이다. 이러한 높은 전류는 모터, 스위치 브리지 또는 전원 중 하나 이상에서 발생하는 비일관성 또는 손상 위험을 증가시킨다.
서로 다른 예시적인 실시예들은 모터가 회생 중일 때 불안정성을 감소시키기 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 예시적인 실시예에 따르면, 모터의 권선들에 걸친 전압이 전압 임계치보다 클 때 임박한 불안정성이 식별된다. 전압 임계치는 모터에 대한 전원의 출력 전압에 대해 정의된다. 예를 들어, 전압 임계치는 전원의 출력 전압과 거의 동일할 수도 있다. 임박한 불안정성의 식별에 응답하여, 모터 권선들의 전류가 저항기를 통해 접지로 전달되어 모터 권선들에 걸친 전압을 억제한다. 저항기는 가변 저항기일 수도 있다. 가변 저항기의 저항은 접지로 전달될 전류의 레벨을 기초로 선택될 수도 있다. 가변 저항기는 저항기의 과열을 막도록 저항기의 온도를 기초로 제어될 수도 있다.
서로 다른 예시적인 실시예들은 또한 스위치 브리지를 통한 전원과 모터의 권선들 사이의 전류의 흐름이 어떤 경우들에는 전원에 원치 않은 영향들을 미칠 수도 있음을 인식하여 고려한다. 예를 들어, 모터가 회생 중일 때, 스위치 브리지를 통해 모터로부터 모터에 대한 전원으로 다시 전력이 공급된다. 이 경우, 모터로부터 다시 전원으로 너무 많은 전류가 흐르고 있다면, 전원에서 비일관성들이 발생할 가능성이 있다.
스위치 브리지 내의 스위칭 디바이스들의 스위칭을 위한 듀티 사이클은 전원과 모터 사이에 전류가 흐를 수 있는 스위칭 사이클의 부분을 정의한다. 예시적인 실시예에 따르면, 듀티 사이클은 모터와 전원 사이의 전류의 흐름이 전원의 전류 한계를 초과하지 않게 모터와 전원 사이의 전류의 흐름을 제한하도록 제어될 수도 있다. 전원의 전류 한계는 고정적인 수도 또는 가변적일 수도 있다. 예를 들어, 전원은 배터리일 수도 있다. 이 경우, 전류 한계는 배터리에 대한 셀 밸런서 회로로부터의 피드백을 기초로 설정될 수도 있다.
도 1을 참조하면, 예시적인 실시예에 따른 모터 제어 환경의 블록도의 예시가 도시된다. 플랫폼(102) 상에서의 동작을 위해 모터(101)를 제어하기 위한 모터 제어 환경(100)이 구현될 수 있다. 플랫폼(102)은 모터(101)가 작동될 수 있는 임의의 고정 또는 이동 구조일 수도 있다.
모터 제어 환경(100)은 플랫폼(102) 상에서 임의의 적절한 기능 또는 기능들의 결합을 수행하게 모터(101)를 작동시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제한 없이, 플랫폼(102)은 항공기(104) 또는 다른 차량일 수도 있다. 항공기(104)는 고정 날개, 회전 날개 또는 경비행기(lighter-than-air aircraft)일 수도 있다.
일부 예시적인 예들에서, 항공기(104)는 또한 유인 또는 무인일 수도 있다. 예를 들어, 제한 없이, 항공기(104)는 상용 여객기, 화물 수송기, 군용 항공기, 정부용 항공기, 개인용 항공기, 또는 임의의 적절한 작업 또는 임무 또는 작업들이나 임무들의 결합을 수행하도록 구성된 임의의 다른 타입의 항공기일 수도 있다. 추가 예들로서, 플랫폼(102)은 잠수함, 자동차, 위성, 또는 공중에서, 우주에서, 육지에서, 수면 위에서, 수중에서, 또는 임의의 다른 매체 또는 매체들의 결합에서 이동할 수 있는 임의의 다른 차량일 수도 있다.
모터(101)는 전기 모터이다. 구체적으로, 모터(101)는 브러시리스 DC 모터(108)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제한 없이, 모터(101)는 브러시리스 내부 영구 자석 모터, 영구 자석 동기 모터, 또는 임의의 다른 적절한 타입의 브러시리스 DC 모터(108) 또는 다른 적절한 전기 모터를 포함할 수도 있다.
모터(101)는 권선들(110) 및 로터(112)를 포함한다. 권선들(110)은 움직이지 않으며 모터 스테이터를 형성한다. 권선들(110)은 또한 코일들로 지칭될 수도 있다. 권선들(110)에 전력이 공급되어 로터(112)의 회전을 구동할 수 있다. 따라서 권선들(110)은 모터(101)에 대한 전기자를 형성한다.
로터(112)는 부하(114)에 연결될 수도 있다. 부하(114)는 로터(112)에 대한 임의의 적절한 직접 또는 간접 접속을 통해 임의의 방식으로 이동될 수 있는 임의의 구조일 수 있다. 예를 들어, 항공기(104) 상에서, 부하(114)는 비행 조종면들에 대한, 착륙 장치에 대한, 또는 항공기(104) 상에서 임의의 다른 적절한 기능들 또는 기능들의 결합들을 수행하기 위한 액추에이터들을 포함할 수도 있다. 다른 애플리케이션들에서, 부하(114)는 펌프, 차량 구동 트레인(tranin), 다른 기능을 수행하기 위한 액추에이터, 또는 플랫폼(102) 상의 임의의 다른 적절한 부하 또는 부하들의 결합일 수도 있다.
모터(101)에 대한 전력은 DC 전원(116)에 의해 공급될 수 있다. DC 전원(116)은 임의의 적절한 DC 전원을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 제한 없이, 항공기(104) 상의 DC 전원(116)은 AC-DC 전력 변환기로부터의 DC 전력이 공급되는 DC 버스를 포함할 수도 있다. AC-DC 전력 변환기에 대한 전력은 AC 버스 상에서 AC 전력으로부터 공급될 수도 있다. AC 버스 상의 AC 전력은 항공기(104) 상의 발생기에 의해 공급될 수도 있다. 예를 들어, 제한 없이, 발생기는 항공기(104) 상의 다수의 엔진들에 의해 구동될 수도 있다. 다른 애플리케이션들에서, DC 전원(116)은 배터리 또는 임의의 다른 적절한 DC 전원 또는 DC 전원들의 결합과 같은 다른 타입의 DC 전원일 수도 있다.
DC 전원(116)은 스위치 브리지(118)를 통해 모터(101)의 권선들(110)에 연결된다. 스위치 브리지(118)는 다양한 구성들로 권선들(110)에 DC 전원(116)을 접속하기 위해 개방 및 폐쇄되도록 구성되는 복수의 스위치들을 포함한다. 스위치 브리지(118) 내의 복수의 스위치들은 권선들(110) 상에 적절한 구성의 전력을 공급하여 모터(101)를 원하는 방식으로 작동시키도록 제어될 수도 있다. 스위치 브리지(118) 내의 스위치들의 수와 배치는 모터(101)의 권선들(110)의 위상들의 수에 좌우될 수 있다. 예를 들어, 제한 없이, 스위치 브리지(118)는 3상 모터의 3상 권선들에 DC 전원(116)을 연결하기 위한 3개의 병렬 하프 H-브리지들을 포함하는 3상 브리지일 수도 있다.
모터 제어기(120)는 모터(101)의 동작을 원하는 방식으로 제어하기 위해 스위치 브리지(118)의 스위칭을 제어하도록 구성될 수 있다. 청구항들을 포함하는 본 출원에서, 스위치 브리지의 스위칭은 스위치 브리지 내의 하나 또는 그보다 많은 스위치들의 개방 및 폐쇄를 의미한다. 예를 들어, 제한 없이, 모터 제어기(120)는 전류 지시(122), 전류 피드백(124) 및 회전 피드백(126)을 이용하여 모터(101)를 제어할 수도 있다.
전류 지시(122)는 모터(101)의 권선들(110)에서 원하는 전류를 나타낼 수도 있다. 예를 들어, 제한 없이, 전류 지시(122)는 권선들(110)에서 전류의 원하는 크기 및 방향을 나타낼 수도 있다. 모터(101)에 의해 발생되는 토크는 모터(101)의 권선들(110)에서의 전류의 함수이다. 따라서 전류 지시(122)는 토크 지시(128)로 지칭될 수도 있다.
모터 제어기(120)는 전류 지시(122)를 수신하여 모터(101)를 시작하거나, 모터(101)를 정지시키거나, 또는 모터(101) 또는 부하(114)를 원하는 방향에서 원하는 속도로 작동시킬 수도 있다. 전류 지시(122)는 임의의 적절한 소스로부터의 임의의 적절한 형태로 모터 제어기(120)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 제한 없이, 전류 지시(122)는 모터(101) 또는 부하(114)를 제어하기 위한 하나 또는 그보다 많은 상위 레벨 제어기들로부터 모터 제어기(120)에 의해 수신될 수 있다. 이러한 상위 레벨 제어기는 완전히 자동화된 제어기, 휴먼 오퍼레이터, 또는 기계 제어기와 결합한 휴먼 오퍼레이터를 포함할 수도 있다.
전류 피드백(124)은 모터(101)의 권선들(110)에서의 전류를 식별할 수 있다. 전류 피드백(124)에 의해 식별되는 모터(101)의 권선들(110)의 전류는 권선들(110)에서의 실제 전류로 지칭될 수도 있다. 바람직하게, 전류 피드백(124)은 권선들(110)에서 전류의 크기와 방향 모두를 식별하는 정보를 포함한다.
전류 피드백(124)은 임의의 적절한 전류 센서(130)에 의해 제공될 수 있다. 전류 센서(130)는 원하는 전류 피드백(124)을 제공하도록 구성될 수도 있는 임의의 수의 적절한 센서들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 제한 없이, 모터 제어기(120)는 전류 피드백(124)에 의해 식별된 것과 같은 모터(101)의 권선들(110)에서의 전류를 전류 지시(122)에서 식별된 원하는 전류와 매칭시키기 위해 스위치 브리지(118)의 스위칭을 적절한 방식으로 제어하도록 구성될 수도 있다.
회전 피드백(126)은 모터(101)의 로터(112)의 회전을 식별할 수도 있다. 바람직하게는, 회전 피드백(126)은 로터(112)의 회전 방향과 속도 모두를 식별하는 정보를 포함한다. 회전 피드백(126)은 임의의 적절한 회전 센서(132)에 의해 제공될 수도 있다. 회전 센서(132)는 원하는 회전 피드백(126)을 제공하도록 구성될 수도 있는 임의의 수의 적절한 센서들을 포함할 수도 있다.
모터 제어기(120)는 하드웨어 또는 소프트웨어와 결합한 하드웨어를 사용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 모터 제어기(120)는 구성 가능한 하드웨어(134), 프로그래밍 가능한 디바이스(136), 또는 둘 다를 사용하여 구현될 수도 있다. 구성 가능한 하드웨어(134)는 모터 제어기(120)의 하나 또는 그보다 많은 기능들을 수행하도록 구성 가능한 하드웨어를 포함할 수도 있다. 프로그래밍 가능한 디바이스(136)는 모터 제어기(120)의 하나 또는 그보다 많은 기능들을 구현하도록 프로그래밍 가능한 임의의 디바이스를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 제한 없이, 프로그래밍 가능한 디바이스(136)는 프로그래밍 가능한 마이크로컨트롤러, 디지털 신호 프로세서, 또는 다른 프로그래밍 가능한 디바이스를 포함할 수도 있다.
프로그래밍 가능한 디바이스(136)는 모터 제어기(120)의 하나 또는 그보다 많은 기능들을 구현하기 위한 프로그램 명령들(138)의 형태로 소프트웨어 또는 펌웨어를 실행하도록 구성될 수도 있다. 프로그램 명령들(138)은 프로그래밍 가능한 디바이스(136)에 의한 사용 또는 프로그래밍 가능한 디바이스(136)로의 전송을 위해 임의의 적절한 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(140)에 저장될 수도 있다. 예를 들어, 제한 없이, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(140)는 컴퓨터 판독 가능 저장 디바이스 또는 프로그램 명령들(138)을 저장하기 위한 임의의 다른 물리적 매체 포함할 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(140) 상에 저장된 프로그램 명령들(138)은 컴퓨터 프로그램 물건(142)을 포함할 수도 있다.
도 1의 예시는 서로 다른 예시적인 실시예들이 구현될 수 있는 방식에 대한 물리적인 또는 구성적인 제한들을 시사하는 것으로 여겨지는 것은 아니다. 예시되는 것들에 부가하여, 또는 그 대신에, 또는 그에 부가하는 것과 대신하는 것 모두로, 다른 컴포넌트들이 사용될 수도 있다. 일부 예시적인 실시예들에서는 일부 컴포넌트들이 불필요할 수도 있다. 또한, 일부 기능 컴포넌트들을 예시하기 위해 블록들이 제공된다. 이러한 블록들 중 하나 또는 그보다 많은 블록은 서로 다른 예시적인 실시예들에서 구현될 때 서로 다른 블록들로 결합되거나 나뉠 수도 있다.
예를 들어, 모터(101)는 하나보다 더 많은 부하를 구동하도록 접속될 수도 있다. 예시적인 실시예들은 임의의 애플리케이션 또는 동작 환경에서의 사용을 위해 임의의 크기의 모터들을 제어하는 데 사용될 수도 있다. 예를 들어, 제한 없이, 예시적인 실시예들은 자동차들, 비행기들, 보트들, 우주선 및 다른 차량들에 사용되는 모터들을 제어하는 데 사용될 수도 있다. 예를 들어, 제한 없이, 예시적인 실시예들은 우주선 상의 포인팅 안테나들에 대해, 난방, 통풍 및 공기 조화(HVAC: heating ventilation and air conditioning) 시스템들에 대해, 항공기 날개들 및 동체들 상에 리벳으로 고정하기 위한 천공 디바이스에 대해, 그리고 다른 애플리케이션들에 대해 모터들을 제어하는 데 사용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 예시적인 실시예에 따른 모터 제어기의 블록도의 예시가 도시된다. 이 예에서, 모터 제어기(200)는 도 1의 모터(101)를 제어하기 위한 모터 제어기(120)의 한 구현의 일례일 수도 있다.
모터 제어기(200)는 스위치 브리지(204) 내의 스위치들의 스위칭을 제어함으로써 모터(202)의 동작을 원하는 방식으로 제어하도록 구성될 수 있다. 스위치 브리지(204)는 다양한 구성들로 모터(202)의 권선들(208)에 전원(206)을 접속하기 위해 개방 및 폐쇄되도록 구성되는 복수의 스위치들을 포함한다. 스위치 브리지(204) 내의 스위치들은 권선들(208) 상에 적절한 구성의 전력을 공급하여 모터(202)를 원하는 방식으로 작동시키도록 제어될 수도 있다. 스위치 브리지(204) 내의 스위치들의 수와 배치는 모터(202)의 권선들(208)의 위상들의 수에 좌우될 수 있다. 예를 들어, 제한 없이, 스위치 브리지(204)는 3상 모터의 3상 권선들에 전원(206)을 연결하기 위한 3개의 병렬 하프 H-브리지들을 포함하는 3상 브리지일 수도 있다. 도 3의 스위치 브리지(300)는 이러한 3상 스위치 브리지의 일례이다. 도 14의 스위치 브리지(1400)는 모터의 단상 권선에 대한 스위치 브리지의 일례이다.
모터 제어기(200)는 피드백 제어기(210)를 포함할 수도 있다. 피드백 제어기(210)는 지시된 회전(212), 실제 회전(214), 지시된 전류(216) 및 실제 전류(218)를 수신하도록 구성될 수 있다. 지시된 회전(212)은 모터(202)의 로터(220)에 대해 원하는 회전을 나타낼 수도 있다. 예를 들어, 지시된 회전(212)은 로터(220)의 회전의 원하는 방향 및 속도를 나타낼 수도 있다. 실제 회전(214)은 로터(220)의 회전의 표시를 포함한다. 실제 회전(214)은 피드백 제어기(210)에 대한 피드백으로서 제공된다. 실제 회전(214)은 로터(220)의 회전을 식별하기 위한 임의의 적절한 회전 센서(222)를 사용하여 식별될 수도 있다.
지시된 전류(216)는 모터(202)의 권선들(208)에서 원하는 전류를 나타낼 수도 있다. 예를 들어, 지시된 전류(216)는 모터(202)의 권선들(208)에서 전류(224)의 원하는 크기 및 방향을 나타낼 수도 있다. 실제 전류(218)는 모터(202)의 권선들(208)에서 전류(224)의 표시를 포함한다. 실제 전류(218)는 피드백 제어기(210)에 대한 피드백으로서 제공된다. 실제 전류(218)는 임의의 적절한 전류 센서(226)를 사용하여 식별될 수도 있다.
피드백 제어기(210)는 듀티 사이클(228)을 발생시키도록 임의의 적절한 방식으로 구현될 수 있다. 듀티 사이클(228)은 전원(206)과 모터(202)의 권선들(208) 사이에 전류가 흐를 수 있도록 스위치 브리지(204) 내의 적절한 스위치들이 폐쇄되는 각각의 스위칭 사이클(230)의 부분이다. 피드백 제어기(210)에 의해 제공되는 듀티 사이클(228)은 또한 스위칭 사이클(230)의 식별된 부분 동안 전원(206)과 권선들(208) 사이의 전류 흐름의 방향을 식별할 수도 있다.
예를 들어, 제한 없이, 듀티 사이클(228)은 모터(202)의 권선들(208)에서 지시된 전류(216)가 실제 전류(218)보다 더 큰지 아니면 더 작은지 뿐만 아니라, 모터(202)의 권선들(208)에서 지시된 전류(216)와 실제 전류(218) 간의 차의 크기도 모두 나타내는, 피드백 제어기(210)로부터의 단일 값 출력에 의해 식별될 수도 있다. 예를 들어, 듀티 사이클(228)의 부호는 권선들(208)에서 지시된 전류(216)가 실제 전류(218)보다 더 큰지 아니면 더 작은지를 나타낼 수도 있다. 듀티 사이클(228)의 절대값은 지시된 전류(216)와 실제 전류(218) 간의 차의 크기를 나타낼 수도 있다. 이 경우, 듀티 사이클(228)에 대한 값은 모터(202)의 권선들(208)에서의 실제 전류(218)가 지시된 전류(216)와 매칭될 때 0일 수도 있다.
예를 들어, 제한 없이, 피드백 제어기(210)는 지시된 회전(212)과 실제 회전(214) 간의 차에 비례하는 지시된 전류(216)를 결정하기 위한 비례 적분 제어기 또는 임의의 다른 적절한 제어기를 포함할 수도 있다. 피드백 제어기(210)는 지시된 전류(216)와 실제 전류(218) 간의 차에 비례하는 듀티 사이클(228)을 결정하기 위한 비례 적분 제어기 또는 임의의 다른 적절한 제어기를 포함할 수도 있다. 피드백 제어기(210)에 의해 발생된 듀티 사이클(228)은 스위치 제어기(232)에 제공된다.
스위치 제어기(232)는 스위치 브리지(204) 내의 스위치들을 개방 및 폐쇄하여 듀티 사이클(228)을 구현하기 위한 적절한 제어 신호들을 발생시키도록 구성된다. 스위치 제어기(232)는 스위칭 사이클(230)을 기초로 스위치 브리지(204) 내의 스위치들의 스위칭을 제어하도록 구성될 수 있다. 스위칭 사이클(230)의 듀레이션은 임의의 적절한 방식으로 선택될 수 있다. 스위치 제어기(232)는 스위치 브리지(204)가 구동(234), 코스팅(236) 또는 회생(238)을 위해 구성되는 각각의 스위칭 사이클(230)의 부분을 제어하도록 스위칭 사이클(230)마다 스위치 브리지(204) 내의 스위치들을 제어함으로써 듀티 사이클(228)을 구현할 수 있다.
스위치 브리지(204) 내의 스위치들이 구동(234)을 위해 구성될 때, 모터(202)의 권선들(208)에 걸쳐 전원(206)이 접속되어 권선들(208)에서 전류(224)의 크기를 증가시킨다. 구동(234)은 또한 모터(202)의 권선들(208)에서의 전류(224) 발생으로 지칭될 수도 있다.
스위치 브리지(204) 내의 스위치들은 스위치 브리지(204)를 통해 모터(202)의 권선들(208)을 단락시켜 코스팅(236)을 위해 스위치 브리지(204)를 구성하도록 구성될 수도 있다. 코스팅(236) 동안, 권선들(208)의 전류(224)는 비교적 일정하게 유지될 수 있다. 예를 들어, 코스팅(236) 동안, 모터(202)의 권선들(208)에서의 전류(224)는 스위치 브리지(204) 및 권선들(208)에서의 저항 및 비슷한 손실들로 인해서만 감소할 수도 있다.
스위치 브리지(204) 내의 스위치들이 회생(238)을 위해 구성될 때, 모터(202)의 권선들(208)에 걸쳐 전원(206)이 접속되어 권선들(208)에서의 에너지를 전원(206)으로 돌려보낸다. 회생(238) 동안, 모터(202)의 권선들(208)에서의 전류(224)의 크기는 비교적 빠르게 감소된다.
스위치 제어기(232)는 피드백 제어기(210)로부터의 듀티 사이클(228)을 기초로 구동(234), 코스팅(236) 및 회생(238)을 위해 스위치 브리지(204)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 피드백 제어기(210)로부터의 듀티 사이클(228)은 모터(202)의 권선들(208)에서의 원하는 전류가 권선들(208)의 실제 전류(218)보다 더 큼을 나타낼 수도 있다. 이 경우, 스위치 제어기(232)는 스위칭 사이클(230)의 적어도 일부 동안 스위치 브리지(204)를 구동(234)을 위해 구성하여 권선들(208)의 전류(224)를 증가시키도록 스위치 브리지(204) 내의 스위치들을 제어할 수도 있다.
스위치 브리지(204)를 구동(234), 코스팅(236) 또는 회생(238)을 위해 구성하도록 제어되는, 스위치 브리지(204) 내의 스위치들은 모터(202)의 권선들(208)에서의 전류(224)의 방향에 따라 서로 다를 수도 있다. 즉, 스위치 브리지(204)를 구동(234), 코스팅(236) 또는 회생(238)을 위해 구성하도록 제어되는, 스위치 브리지(204) 내의 스위치들은 모터(202)의 동작 사분면에 따라 서로 다를 수도 있다.
원치 않은 상태 식별기(240)는 모터 제어기(200)에 의한 모터(202)의 동작 중에 원치 않은 상태(242)의 발생을 식별하도록 구성된다. 원치 않은 상태(242)는 모터 제어기(200), 모터(202), 스위치 브리지(204) 및 전원(206) 중 하나 이상에 원치 않은 영향을 미칠 수 있는 임의의 상태를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 원치 않은 상태(242)는 전원(206)의 특성(244)에 대해 정의될 수도 있다.
전원(206)의 한 가지 특성(244)은 출력 전압(246)이다. 모터(202)가 회생(238) 중일 때, 권선들(208)에 걸친 전압(248)은 전원(206)의 출력 전압(246)보다 더 커지게 될 수도 있다. 전원(206)의 출력 전압(246)보다 더 큰, 권선들(208)에 걸친 전압(248)은 권선들(208)에 바람직하지 않게 크고 안정적이지 않은 전류를 야기할 수도 있다. 전원(206)의 출력 전압(246)보다 더 큰, 권선들(208)의 전압(248)으로부터 발생하는 불안정성은 원치 않은 상태(242)의 일례이다. 이 경우, 원치 않은 상태(242)는 전원(206)의 출력 전압(246)을 권선들(208)에 걸친 전압(248)과 비교함으로써 원치 않은 상태 식별기(240)에 의해 식별될 수도 있다. 권선들(208)에 걸친 전압(248)은 적절한 전압 센서(250)를 사용하여 결정될 수도 있다.
전원(206)의 전류 한계(252)는 전원(206)의 다른 특성(244)이다. 전원(206)에 공급되는 전류가 전류 한계(252)보다 더 크다면, 전원(206)에서의 비일관성들이 야기될 수 있다. 따라서 모터(202)가 회생(238) 중일 때 전원(206)의 전류 한계(252)보다 더 큰, 권선들(208)의 전류(224)는 원치 않은 상태(242)의 다른 예이다.
원치 않은 상태 감소기(254)는 원치 않은 상태(242)를 감소시키거나 방지하기 위한 적절한 동작을 취하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 원치 않은 상태 감소기(254)는 권선들(208)에 걸친 전압(248)이 전원(206)의 출력 전압(246)보다 더 크다는 결정에 응답하여 권선들(208)의 전류(224)를 접지로 전달하여 권선들(208)에 걸친 전압(248)을 감소시키도록 구성될 수 있다. 다른 예로서, 원치 않은 상태 감소기(254)는 전원(206)에 공급되는 전류(224)가 전원(206)의 전류 한계(252)보다 더 크다는 결정에 응답하여 듀티 사이클(228)을 제어하여 전원(206)에 공급되는 권선들(208) 상의 전류(224)를 감소시키도록 구성될 수도 있다.
도 2의 예시는 다른 예시적인 실시예들이 구현될 수 있는 식으로의 물리적인 또는 구성적인 제한들을 시사하는 것으로 여겨지는 것은 아니다. 예시되는 것들에 부가하여, 또는 그 대신에, 또는 그에 부가하는 것과 대신하는 것 모두로, 다른 컴포넌트들이 사용될 수도 있다. 일부 예시적인 실시예들에서는 일부 컴포넌트들이 불필요할 수도 있다. 또한, 일부 기능 컴포넌트들을 예시하기 위해 블록들이 제공된다. 이러한 블록들 중 하나 또는 그보다 많은 블록은 서로 다른 예시적인 실시예들에서 구현될 때 서로 다른 블록들로 결합되거나 나뉠 수도 있다.
이제 도 3을 참조하면, 예시적인 실시예에 따라 모터의 전류를 제어하기 위한 스위치 브리지의 개략적인 회로도의 예시가 도시된다. 이 예에서, 스위치 브리지(300)는 도 1의 스위치 브리지(118) 및 도 2의 스위치 브리지(204)의 한 구현의 일례이다.
스위치 브리지(300)는 라인(302) 상의 DC 전력과 접지(304)에 접속된다. 스위치 브리지(300)는 라인(302) 상의 DC 전력을 모터의 권선들(306), 권선들(308) 및 권선들(310)에 연결하도록 구성된다.
이 예에서, 스위치 브리지(300)에 접속된 모터는 위상 A에 대한 권선들(306), 위상 B에 대한 권선들(308) 및 위상 C에 대한 권선들(310)을 포함하는 3상 모터이다. 본 설명의 목적으로, 각각 화살표(307), 화살표(309) 및 화살표(311)로 표시된 방향으로의 권선들(306), 권선들(308) 및 권선들(310)의 전류는 양전류 또는 양의 방향으로의 전류로 지칭될 수도 있다. 화살표(307), 화살표(309) 및 화살표(311) 반대 방향으로의 권선들(306), 권선들(308) 및 권선들(310)의 전류는 음전류 또는 음의 방향으로의 전류로 지칭될 수도 있다.
스위치 브리지(300)는 3개의 병렬 하프 H-브리지들을 형성하도록 배치된 스위칭 유닛들(312, 314, 316, 318, 320, 322)을 포함한다. 스위칭 유닛들(312, 314, 316, 318, 320, 322)은 고체 상태 회로 엘리먼트들을 사용하여 구현될 수도 있다. 예를 들어, 제한 없이, 스위칭 유닛들(312, 314, 316, 318, 320, 322)은 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)들, 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT: insulated-gate bipolar transistor)들, 또는 다른 트랜지스터들, 또는 트랜지스터들의 결합들을 사용하여 구현될 수도 있다. 스위칭 유닛들(312, 314, 316, 318, 320, 322)은 스위칭 디바이스들이 폐쇄될 때 제 1 방향으로 전도하도록 구성된 스위칭 디바이스들을 포함할 수 있으며, 다이오드들은 스위칭 디바이스들과 병렬로 접속되며 제 1 방향과는 반대인 제 2 방향으로 전도하도록 구성된다.
스위칭 유닛(312)은 라인(302)과 위상 A에 대한 권선들(306) 사이에 접속된다. 스위칭 유닛(312)은 스위치 AH(324) 및 다이오드(326)를 포함한다. 스위치 AH(324)는 닫힐 때 라인(302)으로부터 권선들(306)로의 방향으로 전류를 전도한다. 다이오드(326)는 스위치 AH(324)와 평행하며 스위치 AH(324)의 반대 방향으로 전류를 전도한다.
스위칭 유닛(314)은 라인(302)과 위상 B에 대한 권선들(308) 사이에 접속된다. 스위칭 유닛(314)은 스위치 BH(328) 및 다이오드(330)를 포함한다. 스위치 BH(328)는 닫힐 때 라인(302)으로부터 권선들(308)로의 방향으로 전류를 전도한다. 다이오드(330)는 스위치 BH(328)와 평행하며 스위치 BH(328)의 반대 방향으로 전류를 전도한다.
스위칭 유닛(316)은 라인(302)과 위상 C에 대한 권선들(310) 사이에 접속된다. 스위칭 유닛(316)은 스위치 CH(332) 및 다이오드(334)를 포함한다. 스위치 CH(332)는 닫힐 때 라인(302)으로부터 권선들(310)로의 방향으로 전류를 전도한다. 다이오드(334)는 스위치 CH(332)와 평행하며 스위치 CH(332)의 반대 방향으로 전류를 전도한다.
스위칭 유닛(318)은 위상 A에 대한 권선들(306)과 접지(304) 사이에 접속된다. 스위칭 유닛(318)은 스위치 AL(336) 및 다이오드(338)를 포함한다. 스위치 AL(336)은 닫힐 때 권선들(306)로부터 접지(304)로의 방향으로 전류를 전도한다. 다이오드(338)는 스위치 AL(336)과 평행하며 스위치 AL(336)의 반대 방향으로 전류를 전도한다.
스위칭 유닛(320)은 위상 B에 대한 권선들(308)과 접지(304) 사이에 접속된다. 스위칭 유닛(320)은 스위치 BL(340) 및 다이오드(342)를 포함한다. 스위치 BL(340)은 닫힐 때 권선들(308)로부터 접지(304)로의 방향으로 전류를 전도한다. 다이오드(342)는 스위치 BL(340)과 평행하며 스위치 BL(340)의 반대 방향으로 전류를 전도한다.
스위칭 유닛(322)은 위상 C에 대한 권선들(310)과 접지(304) 사이에 접속된다. 스위칭 유닛(322)은 스위치 CL(344) 및 다이오드(346)를 포함한다. 스위치 CL(344)은 닫힐 때 권선들(310)로부터 접지(304)로의 방향으로 전류를 전도한다. 다이오드(346)는 스위치 CL(344)과 평행하며 스위치 CL(344)의 반대 방향으로 전류를 전도한다.
예시적인 실시예에 따르면, 스위치 브리지(300) 내의 스위치들은 권선들(306), 권선들(308) 및 권선들(310)의 전류를 제어하기 위해 임펄스 폭 변조를 사용하여 제어될 수 있다. 권선들(306), 권선들(308) 또는 권선들(310) 중 하나에서 양의 또는 음의 방향 중 하나로의 기존 전력에 대해, 스위치 브리지(300)는 라인(302) 상의 DC 전력으로부터의 기존 전류를 구동하거나, 스위치 브리지(300)의 기존 전류를 코스팅하거나, 또는 기존 전류를 다시 라인(302)으로 회생시키도록 구성될 수 있다. 스위치 브리지(300)는 또한 권선들(306), 권선들(308) 및 권선들(310)의 전류를 반전시켜 모터의 동작 사분면을 변경하도록 제어될 수도 있다.
스위치 브리지(300)는 다양한 예시적인 실시예들의 동작을 보다 명확히 설명하기 위해 제시되는 일반적인 스위치 브리지 구조의 일례이다. 도 3의 예시는 서로 다른 예시적인 실시예들에 따라 스위치 브리지가 구현될 수 있는 방식에 대한 물리적인 또는 구성적인 제한들을 시사하는 것으로 여겨지는 것은 아니다. 서로 다른 예시적인 실시예들에 따른 스위치 브리지는 예를 들어, 도 3에 예시된 것들과는 다른 부분들의 결합들로 구현될 수도 있다.
예를 들어, IGBT들을 사용하여 구현되는 스위치 브리지의 경우, IGBT들은 바디 다이오드들을 갖지 않기 때문에, 스위치 브리지의 스위칭 유닛들 내의 다이오드들은 개별 디바이스들로서 제공될 필요가 있을 수도 있다. MOSFET들을 사용하여 구현되는 스위치 브리지의 경우, MOSFET들의 내부 바디 다이오드들이 사용될 수도 있다. 스위치들에 사용되는 MOSFET들로, 개별 프리휠링(freewheeling) 다이오드들이 필요하지 않다. MOSFET 스위치들과 직렬인 개별 다이오드들 또한 필요하지 않지만, 일부 애플리케이션들에서는 사용될 수도 있다.
도 4 - 도 7을 참조하면, 예시적인 실시예에 따라 모터의 권선들에서의 전류를 구동, 코스팅 및 회생하기 위한 도 3의 스위치 브리지(300)의 다양한 구성들이 도시된다. 도 4 - 도 7의 예시적인 구성들은 제 1 동작 사분면에서 동작하는 모터의 한 세트의 권선들에서 전류를 구동, 코스팅 및 회생하기 위한 것이다. 모터의 다른 권선들에서 그리고 다른 동작 사분면들에 대해 전류를 구동, 코스팅 및 회생하기 위한 스위치 브리지의 스위칭 구성들은 본 명세서에서 제시되는 바와 같이 상세한 설명 및 예시적인 실시예들의 예들을 기초로 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 알려질 것이다.
도 4를 참조하면, 구동 구성에서 모터의 전류를 제어하기 위한 스위치 브리지의 개략적인 회로도의 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시된다. 이 예에서, 스위치 브리지(400)는 도 3의 스위치 브리지(300)의 예시적인 구성이다.
이 예에서, 스위치 브리지(400)에 대한 구동 구성은 스위치 AH(324) 및 스위치 BL(340)의 폐쇄를 포함한다. 스위치들 AH(324) 및 BL(340)의 폐쇄는 전류(402)가 라인(302)으로부터 폐쇄된 스위치 AH(324)를 통과하고, 화살표(307)의 양의 방향으로 위상 A에 대한 권선들(306)을 통과하고, 폐쇄된 스위치 BL(340)을 통과하여 접지(304)로 이어지게 한다. 화살표(307) 방향에서 권선들(306)에서의 기존의 양전류를 가정하면, 전류(402)가 권선들(306)에서 기존 전류를 구동함으로써, 권선들(306)의 전류를 증가시킬 것이다. 예를 들어, 제한 없이, 권선들(306)에서 화살표(307)의 양의 방향으로의 전류가 증가되어야 한다는, 모터 제어기로부터의 표시에 응답하여 스위치 브리지(400)에 대한 구동 구성이 사용될 수도 있다.
이제 도 5를 참조하면, 제 1 코스팅 구성에서 모터의 전류를 제어하기 위한 스위치 브리지의 개략적인 회로도의 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시된다. 이 예에서, 스위치 브리지(500)는 도 3의 스위치 브리지(300)의 다른 예시적인 구성이다.
이 예에서, 스위치 AH(324)가 폐쇄되어 스위치 브리지(500)에 대한 코스팅 구성을 제공한다. 화살표(307) 방향에서 권선들(306)에서의 기존의 양전류를 가정하면, 스위치 AH(324)의 폐쇄는 권선들(306)의 기존 전류에 대해 스위치 브리지(500)를 통한 단락을 발생시킨다. 스위치 브리지(500)에서의 결과적인 전류(502)는 권선들(306)로부터 스위칭 유닛(314) 내의 다이오드(330)를 통과하고, 폐쇄된 스위치 AH(324)를 통과하여, 화살표(307)의 양의 방향으로 다시 권선들(306)로 이어진다. 코스팅 구성의 스위치 브리지(500)로 권선들(306)의 기존 전류가 비교적 일정하게 유지될 수 있다.
코스팅 구성의 스위치 브리지(500)로, 권선들(306)에서의 기존 전류는 스위치 브리지(500)와 권선들(306) 및 권선들(308)에서의 저항 및 비슷한 손실들로 인해 비교적 소량 감소할 수도 있다. 예를 들어, 제한 없이, 권선들(306)에서 화살표(307)의 양의 방향으로의 전류가 현재 레벨로 유지되어야 한다는, 모터 제어기로부터의 표시에 응답하여 스위치 브리지(500)에 대한 코스팅 구성이 사용될 수도 있다.
도 6을 참조하면, 제 2 코스팅 구성으로 모터의 전류를 제어하기 위한 스위치 브리지의 개략적인 회로도의 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시된다. 이 예에서, 스위치 브리지(600)는 도 3의 스위치 브리지(300)의 다른 예시적인 구성이다.
이 예에서, 스위치 BL(340)이 폐쇄되어 스위치 브리지(600)에 대한 코스팅 구성을 제공한다. 화살표(307) 방향에서 권선들(306)에서의 기존의 양전류를 가정하면, 스위치 BL(340)의 폐쇄는 권선들(306)의 기존 전류에 대해 스위치 브리지(600)를 통한 단락을 발생시킨다. 스위치 브리지(600)에서의 결과적인 전류(602)는 권선들(306)로부터 폐쇄된 스위치 BL(340)을 통과하고, 스위칭 유닛(318) 내의 다이오드(338)를 통과하여, 화살표(307)의 양의 방향으로 다시 권선들(306)로 이어진다. 권선들(306)에서 기존 전류는 코스팅 구성의 스위치 브리지(600)로 비교적 일정하게 유지될 수 있다.
코스팅 구성의 스위치 브리지(600)로 권선들(306)에서의 기존 전류는 스위치 브리지(600)와 권선들(306) 및 권선들(308)에서의 저항 및 비슷한 손실들로 인해 비교적 소량 감소할 수도 있다. 예를 들어, 제한 없이, 권선들(306)에서 화살표(307)의 양의 방향으로의 전류가 현재 레벨로 유지되어야 한다는, 모터 제어기로부터의 표시에 응답하여 스위치 브리지(600)에 대한 코스팅 구성이 사용될 수도 있다.
도 5의 스위치 브리지(500) 및 도 6의 스위치 브리지(600)의 코스팅 구성들은 권선들(306)에서 화살표(307)의 양의 방향으로의 전류를 코스팅하기 위한 대안적인 구성들이다. 예시적인 실시예에 따르면, 권선들(306)에서 화살표(307) 방향으로 양전류를 코스팅하는 것이 요구되는 스위칭 사이클 동안 두 대안적인 구성들 모두가 사용될 수도 있다. 예를 들어, 권선들(306)에서 양전류를 코스팅하는 것이 요구되는 스위칭 사이클 동안, 스위치 AH(324)는 폐쇄되고 스위치 BL(340)은 개방되어 스위칭 사이클의 일부분 동안 도 5의 스위치 브리지(500)에 대한 코스팅 구성을 구현할 수도 있다. 다음에, 스위치 AH(324)는 개방되고 스위치 BL(340)은 폐쇄되어 스위칭 사이클의 다른 부분 동안 도 6의 스위치 브리지(600)에 대한 코스팅 구성을 구현할 수도 있다.
이런 식으로 서로 다른 코스팅 구성들 간에 스위칭하는 것은 스위칭 사이클마다 코스팅 전류를 전달하는 부담을 스위치 브리지의 서로 다른 컴포넌트들 사이에 분담한다. 따라서 이런 식으로 서로 다른 코스팅 구성들 간에 스위칭하는 것은 코스팅 전류의 전달로부터 발생하는 스위치 브리지 내의 컴포넌트들의 원치 않은 발열을 감소시킬 수 있다.
도 7을 참조하면, 회생 구성으로 모터의 전류를 제어하기 위한 스위치 브리지의 개략적인 회로도의 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시된다. 이 예에서, 스위치 브리지(700)는 도 3의 스위치 브리지(300)의 다른 예시적인 구성이다.
이 예에서, 스위치 브리지(700)의 회생 구성은 스위치 브리지(700) 내의 모든 스위치들의 개방을 포함한다. 화살표(307) 방향에서 권선들(306)에서의 기존의 양전류를 가정하면, 스위치 브리지(700) 내의 모든 스위치들의 개방은 회생 전류(702)를 야기할 것이다.
회생 전류(702)는 접지(304)로부터 다이오드(338)를 통과하고, 화살표(307)의 양의 방향으로 권선들(306)을 통과하고, 다이오드(330)를 통과해 라인(302)으로 이어지는 방향으로 진행한다. 회생 전류(702)는 라인(302)을 통해 권선들(306)에서의 에너지를 다시 DC 전원으로 돌려보냄으로써, 권선들(306)에서의 전류를 감소시킨다. 예를 들어, 제한 없이, 권선들(306)에서 화살표(307)의 양의 방향으로의 전류가 감소되어야 한다는, 모터 제어기로부터의 표시에 응답하여 스위치 브리지(700)에 대한 회생 구성이 사용될 수도 있다.
도 8 - 도 10을 참조하면, 모터의 권선들에서 전류를 구동, 코스팅 및 회생하기 위해 스위치 브리지 내의 스위치들을 제어하기 위한 다양한 스위칭 사이클들에서의 스위치 타이밍이 예시적인 실시예에 따라 도시된다. 도 8 - 도 10의 예시적인 스위칭 사이클들은 제 1 동작 사분면에서 동작하는 모터의 한 세트의 권선들에서 전류를 구동, 코스팅 및 회생하기 위한 것이다. 모터의 다른 권선들에서 그리고 다른 동작 사분면들에 대해 전류를 구동, 코스팅 및 회생하기 위해 스위치 브리지 내의 스위치들을 제어하기 위한 스위칭 사이클들은 본 명세서에서 제시되는 바와 같이 상세한 설명 및 예시적인 실시예들의 예들을 기초로 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 알려질 것이다. 도 8 - 도 10의 특정 스위치들에 대한 참조들은 도 3의 스위치 브리지(300) 내의 대응하는 스위치들에 대한 참조들이다.
도 8을 참조하면, 모터에 구동 및 코스팅 전류를 제공하는 스위칭 사이클에 대한 스위치 타이밍의 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시된다. 이 예에서, 스위칭 사이클(800)은 도 2의 스위치 브리지(204) 내의 또는 도 3의 스위치 브리지(300) 내의 스위치들을 제어하기 위해 스위치 제어기(232)로 구현되는 스위칭 사이클(230)의 한 구현의 일례일 수도 있다.
스위칭 사이클(800)은 삼각파(802)에 관해 정의될 수도 있다. 삼각파(802)의 주파수는 스위칭 사이클(800)의 주파수를 정의할 수도 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 스위치 브리지 내의 스위치들이 모터 제어기에 정의된 대로, 각각의 스위칭 사이클 동안 개방 및 폐쇄되어 모터의 권선들에 원하는 구동, 코스팅 및 회생 전류를 제공할 수 있다. 따라서 삼각파(802)의 주파수는 또한 스위치 브리지 내의 스위치들의 스위칭 주파수를 정의할 수도 있다. 삼각파(802)의 주파수 그리고 이에 따라 스위칭 사이클(800)의 주파수는 임의의 적절한 방식으로 선택될 수 있다.
이 예에서, 삼각파(802)에 대한 라인(804)의 포지션은 스위칭 사이클(800) 동안 스위치 브리지 내의 스위치 AH의 스위칭 타이밍을 정의할 수도 있다. 예를 들어, 스위치 AH는 포인트(808)에서 폐쇄될 수 있는데, 여기서 삼각파(802)는 하강하고 있고 라인(804)을 가로지른다. 스위치 AH는 포인트(810)에서 개방될 수 있는데, 여기서 삼각파(802)는 상승하고 있고 라인(804)을 가로지른다. 마찬가지로, 삼각파(802)에 대한 라인(806)의 포지션은 스위칭 사이클(800) 동안 스위치 브리지 내의 스위치 BL의 스위칭 타이밍을 정의할 수도 있다. 예를 들어, 스위치 BL은 포인트(812)에서 개방될 수 있는데, 여기서 삼각파(802)는 하강하고 있고 라인(806)을 가로지른다. 스위치 BL은 포인트(814)에서 폐쇄될 수 있는데, 여기서 삼각파(802)는 상승하고 있고 라인(806)을 가로지른다.
알게 되는 바와 같이, 삼각파(802)에 대한 라인(804) 및 라인(806)의 포지션들은 각각의 스위칭 사이클 동안 얼마나 오랜 시간 스위치 브리지가 모터의 권선들에서 전류를 구동, 코스팅 또는 회생하도록 구성되는지를 정의할 수도 있다. 따라서 삼각파(802)에 대한 라인(804) 및 라인(806)의 포지션들은 모터 권선들에서 원하는 전류를 달성하기에 적절하게 모터 제어기에 의해 조정될 수도 있다. 예를 들어, 제한 없이, 삼각파(802)에 대한 라인(804) 및 라인(806)의 포지션들은 피드백 제어기로부터의, 예컨대 도 2의 피드백 제어기(210)로부터의 출력에 응답하여 조정될 수도 있다.
이 예에서, 스위칭 사이클(800)의 완전한 주기는 t1 시점에서 t6 시점까지 이어질 수 있다. t1 시점에서 t2 시점까지의 시간 기간(816) 동안, 스위치 브리지 내의 스위치 BL은 폐쇄되고 스위치 브리지 내의 스위치 AH는 개방된다. 따라서 시간 기간(816) 동안, 스위치 브리지는 도 6에 예시된 것과 같이 전류를 코스팅하도록 구성될 수 있다. t2 시점에서는 스위치 AH가 폐쇄된다. t2 시점에서부터 t3 시점까지의 시간 기간(818) 동안에는, 스위치 BL과 스위치 AH 모두가 폐쇄된다. 따라서 시간 기간(818) 동안, 스위치 브리지는 도 4에 예시된 것과 같이 전류를 구동하도록 구성될 수 있다.
t3 시점에는 스위치 BL이 개방된다. t3 시점에서부터 t4 시점까지의 시간 기간(820) 동안, 스위치 BL은 개방되고 스위치 AH는 폐쇄된다. 따라서 시간 기간(820) 동안, 스위치 브리지는 도 5에 예시된 것과 같이 전류를 코스팅하도록 구성될 수 있다. t4 시점에서는, 스위치 BL이 다시 폐쇄된다. t4 시점에서부터 t5 시점까지의 시간 기간(822) 동안에는, 스위치 BL과 스위치 AH 모두가 폐쇄되고 스위치 브리지는 다시 시간 기간(818)에서와 같이 구동하도록 구성된다. t5 시점에서, 스위치 AH는 개방된다. t5 시점에서부터 t6 시점까지의 시간 기간(824) 동안, 스위치 BL은 폐쇄되고 스위치 AH는 개방되며 스위치 브리지는 다시 시간 기간(816)에서와 같이 코스팅하도록 구성된다.
이 예에서, 스위치 브리지는 스위칭 사이클(800) 동안의 시간의 대략 1/2 동안 전류를 구동하도록 구성된다. 스위칭 사이클(800) 동안의 시간의 다른 1/2 동안 스위치 브리지는 코스팅하도록 구성된다. 따라서 예를 들어, 제한 없이, 스위칭 사이클(800)에 대한 듀티 사이클은 50% 듀티 사이클 또는 +50% 듀티 사이클로 지칭될 수도 있다.
피드백 제어기로부터의 출력은 스위치 브리지 내의 스위치들의 스위칭에 대해 원하는 듀티 사이클을 1 내지 -1 범위 내의 부호 있는 단일 값으로서 정의할 수도 있다. 이 경우, 예를 들어, 제한 없이, 스위치 브리지 내의 스위치들은 피드백 제어기로부터의 0.5의 출력 값에 응답하여 스위칭 사이클(800)에 대해 설명한 바와 같이 제어될 수 있다.
도 9를 참조하면, 모터에 코스팅 전류만을 제공하는 스위칭 사이클에 대한 스위치 타이밍의 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시된다. 이 예에서, 스위칭 사이클(900)은 도 2의 스위치 브리지(204) 내의 또는 도 3의 스위치 브리지(300) 내의 스위치들을 제어하기 위해 스위치 제어기(232)로 구현되는 스위칭 사이클(230)의 한 구현의 일례일 수도 있다.
이 예에서는, 스위치 브리지 내의 스위치 AH의 스위칭 타이밍을 정의하는 라인(804) 및 스위치 브리지 내의 스위치 BL의 스위칭 타이밍을 정의하는 라인(806) 모두가 삼각파(802)의 피크들 사이의 중간에 포지셔닝된다. 이 경우, 스위칭 사이클(900) 동안 스위치 AH가 폐쇄되는 것과 동시에 스위치 BL이 개방되고 스위치 BL이 폐쇄되는 것과 동시에 스위치 AH가 개방된다. 각각의 스위치 AH 및 BL은 스위칭 사이클(900)의 주기 동안 한 번 개방 및 폐쇄된다.
따라서 이 예에서는, 스위칭 사이클(900) 동안의 시간의 대략 1/2 동안 스위치 BL은 폐쇄되고 스위치 AH는 개방된다. 이 시간 동안, 스위치 브리지는 도 6에 예시된 것과 같이 전류를 코스팅하도록 구성될 수 있다. 스위칭 사이클(900) 동안의 시간의 다른 1/2 동안 스위치 BL은 개방되고 스위치 AH는 폐쇄된다. 이 시간 동안, 스위치 브리지는 도 5에 예시된 것과 같이 전류를 코스팅하도록 구성될 수 있다.
이와 같이 스위치 브리지는 스위칭 사이클(900) 동안의 거의 모든 시간 동안 전류를 코스팅하도록 구성된다. 따라서 예를 들어, 제한 없이, 스위칭 사이클(900)에 대한 듀티 사이클은 0% 듀티 사이클로 지칭될 수도 있다. 피드백 제어기로부터의 출력은 스위치 브리지 스위칭에 대해 원하는 듀티 사이클을 1 내지 -1 범위 내의 부호 있는 단일 값으로서 정의할 수도 있다. 이 경우, 예를 들어, 제한 없이, 스위치 브리지 내의 스위치들은 피드백 제어기로부터의 0의 출력 값에 응답하여 스위칭 사이클(900)에 대해 설명한 바와 같이 제어될 수 있다.
도 10을 참조하면, 모터에 코스팅 및 회생 전류를 제공하는 스위칭 사이클에 대한 스위치 타이밍의 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시된다. 이 예에서, 스위칭 사이클(1000)은 도 2의 스위치 브리지(204) 내의 또는 도 3의 스위치 브리지(300) 내의 스위치들을 제어하기 위해 스위치 제어기(232)로 구현되는 스위칭 사이클(230)의 한 구현의 다른 예일 수도 있다. 이전 예들에서와 같이, 삼각파(802)에 대한 라인들(804, 806)의 포지션들은 스위칭 사이클(1000) 동안 스위치 브리지 내의 스위치 AH 및 스위치 BL의 스위칭 타이밍을 각각 정의할 수도 있다.
이 예에서, 스위칭 사이클(1000)의 완전한 주기는 t1 시점에서 t5 시점까지 이어질 수 있다. t1 시점에서 t2 시점까지의 시간 기간(1002) 동안, 스위치 브리지 내의 스위치 BL은 폐쇄되고 스위치 브리지 내의 스위치 AH는 개방된다. 따라서 시간 기간(1002) 동안 스위치 브리지는 도 6에 예시된 것과 같이 전류를 코스팅하도록 구성될 수 있다. 삼각파(802)가 하강하고 있고 라인(806)을 가로지를 때, t2 시점에서 스위치 BL이 개방된다.
t2 시점에서부터 t3 시점까지의 시간 기간(1004) 동안에는, 스위치 BL과 스위치 AH 모두가 개방된다. 따라서 시간 기간(1004) 동안 스위치 브리지는 도 7에 예시된 것과 같이 전류를 회생하도록 구성될 수 있다. 삼각파(802)가 하강하고 있고 라인(804)을 가로지를 때, t3 시점에서 스위치 AH가 폐쇄된다. t3 시점에서부터 t4 시점까지의 시간 기간(1006) 동안, 스위치 BL은 개방되고 스위치 AH는 폐쇄된다. 따라서 시간 기간(1006) 동안 스위치 브리지는 도 5에 예시된 것과 같이 전류를 코스팅하도록 구성될 수 있다. t4 시점에서, 삼각파(802)가 상승하고 있고 라인(804)을 가로지를 때 스위치 AH가 개방된다. t4 시점에서부터 t5 시점까지의 시간 기간(1008) 동안, 스위치 BL과 스위치 AH 모두가 개방되고 스위치 브리지는 다시 시간 기간(1004)에서와 같이 회생하도록 구성된다.
이 예에서, 스위치 브리지는 스위칭 사이클(1000) 동안의 시간의 대략 1/2 동안 전류를 회생하도록 구성된다. 스위칭 사이클(1000) 동안의 시간의 다른 1/2 동안, 스위치 브리지는 코스팅하도록 구성된다. 회생 전류는 모터에서의 구동 전류와 반대 방향이다. 따라서 예를 들어, 제한 없이, 스위칭 사이클(1000)에 대한 듀티 사이클은 -50% 듀티 사이클로 지칭될 수도 있다.
피드백 제어기로부터의 출력은 스위치 브리지의 스위칭에 대해 원하는 듀티 사이클을 1 내지 -1 범위 내의 부호 있는 단일 값으로서 정의할 수도 있다. 이 경우, 예를 들어, 제한 없이, 스위치 브리지 내의 스위치들은 피드백 제어기로부터의 -0.5의 출력 값에 응답하여 스위칭 사이클(1000)에 대해 설명한 바와 같이 제어될 수 있다.
도 11을 참조하면, 모터에 회생 전류만을 제공하는 스위칭 사이클에 대한 스위치 타이밍의 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시된다. 이 예에서, 스위칭 사이클(1100)은 도 2의 스위치 브리지(204) 또는 도 3의 스위치 브리지(300) 내의 스위치들을 제어하기 위해 스위치 제어기(232)로 구현되는 스위칭 사이클(230)의 한 구현의 다른 예일 수도 있다.
도 8 - 도 10의 예시적인 스위칭 사이클들은 제 1 동작 사분면에서 동작하는 모터의 한 세트의 권선들에서의 전류를 제어하기 위한 것이다. 반면, 스위칭 사이클(1100)은 모터가 제 4 동작 사분면에서 동작하고 있을 때 모터의 동일한 세트의 권선들에서의 전류를 제어하기 위한 스위칭 사이클의 일례이다.
제 4 동작 사분면에서 구동, 코스팅 및 회생을 위한 권선들에서의 전류들의 방향들은 제 1 동작 사분면에서 구동, 코스팅 및 회생을 위한 권선들에서의 전류들의 방향들과 반대일 수도 있다. 따라서 스위칭 사이클 동안 제 4 동작 사분면에서 제어되는 스위치 브리지 내의 스위치들은, 제 1 사분면에서의 모터 동작을 위한 전류들에 대해 반대 방향인, 제 4 사분면에서의 모터 동작을 위해 원하는 구동, 코스팅 및 회생 전류들을 제공하도록 스위칭 사이클 동안 제 1 동작 사분면에서 제어되는 스위치 브리지 내의 스위치들과 다를 수도 있다.
예를 들어, 도 8 - 도 10에서 스위치 브리지 내의 스위치 AH 및 스위치 BL은 스위칭 사이클 동안 제 1 사분면에서 동작하는 모터에 대해 모터 권선들의 전류를 제어하도록 제어된다. 반면, 스위치 브리지 내의 스위치 AL 및 스위치 BH는 스위칭 사이클(1100) 동안 제 4 사분면에서 동작하는 모터에 대해 동일한 권선들의 전류를 제어하도록 제어된다.
이 예에서, 삼각파(802)에 대한 라인(1104)의 포지션은 스위칭 사이클(1100) 동안 스위치 브리지 내의 스위치 AL의 스위칭 타이밍을 정의할 수도 있다. 예를 들어, 스위치 AL은 삼각파(802)가 하강하고 있고 라인(1104)을 가로지를 때 폐쇄될 수 있고 삼각파(802)가 상승하고 있고 라인(1104)을 가로지를 때 개방될 수 있다. 마찬가지로, 삼각파(802)에 대한 라인(1106)의 포지션은 스위칭 사이클(1100) 동안 스위치 브리지 내의 스위치 BH의 스위칭 타이밍을 정의할 수도 있다. 예를 들어, 스위치 BH는 삼각파(802)가 올라가고 있고 라인(1106)을 가로지를 때 폐쇄될 수 있고 삼각파(802)가 하강하고 있고 라인(1106)을 가로지를 때 개방될 수 있다.
따라서 삼각파(802)에 대한 라인(1104) 및 라인(1106)의 포지션들은 각각의 스위칭 사이클 동안 얼마나 오랜 시간 스위치 브리지가 모터의 권선들에서 전류를 구동, 코스팅 또는 회생하도록 구성되는지를 정의할 수도 있다. 따라서 삼각파(802)에 대한 라인(1104) 및 라인(1106)의 포지션들은 모터 권선들에서 원하는 전류를 달성하기에 적절하게 모터 제어기에 의해 조정될 수도 있다. 예를 들어, 제한 없이, 삼각파(802)에 대한 라인(1104) 및 라인(1106)의 포지션들은 피드백 제어기로부터의, 예컨대 도 2의 피드백 제어기(210)로부터의 출력에 응답하여 조정될 수도 있다.
이 예에서, 라인(1104) 및 라인(1106)은 삼각파(802)가 결코 라인들(1104, 1106)을 가로지르지 않도록 삼각파(802)의 정반대 편 피크들에 포지셔닝된다. 이 경우, 스위치 AL 및 스위치 BH는 스위칭 사이클(1100) 내내 둘 다 계속 개방되어 있을 수도 있다. 따라서 스위치 브리지는 전체 스위칭 사이클(1100) 동안 모터 권선들에서 회생 전류만을 제공하도록 구성될 수 있다.
제 4 동작 사분면에서의 모터의 동작 동안의 모터 권선들의 전류들은 제 1 동작 사분면에서의 모터의 동작 동안의 모터 권선들의 전류들과는 반대 방향이다. 따라서 제 4 동작 사분면에서의 모터의 동작 동안 권선들에서의 회생 전류는 제 1 동작 사분면에서의 모터의 동작 동안 권선들에서의 구동 전류와 동일한 방향이다. 따라서 예를 들어, 제한 없이, 스위치 브리지가 스위칭 사이클(1100)의 거의 모든 시간 동안 모터 권선들의 전류를 회생하도록 구성되는 스위칭 사이클(1100)에 대한 듀티 사이클은 100% 듀티 사이클로 지칭될 수도 있다.
피드백 제어기로부터의 출력은 스위치 브리지 내의 스위치들의 스위칭에 대해 원하는 듀티 사이클을 1 내지 -1 범위 내의 부호 있는 단일 값으로서 정의할 수도 있다. 이 경우, 예를 들어, 제한 없이, 스위치 브리지 내의 스위치들은 피드백 제어기로부터의 1의 출력 값에 응답하여 제 4 동작 사분면에서의 모터의 동작 중에 스위칭 사이클(1100)에 대해 설명한 바와 같이 제어될 수 있다.
도 12를 참조하면, 모터의 동작 사분면들의 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시된다. 이 예에서, 모터의 동작 사분면들(1200)은 도 1의 모터(101)의 동작 사분면들의 예들일 수도 있다. 동작 사분면들(1200)은 모터의 회전율 및 모터 권선들의 전류에 관해 정의될 수도 있다.
이 예에서, 모터의 회전율은 수평 축(1202)에 관해 식별된다. 예를 들어, 제한 없이, 모터의 회전율은 분당 회전수(RPM: revolutions per minute)로, 또는 로터가 얼마나 빠르게 회전하고 있는지를 나타내기 위한 임의의 다른 적절한 단위들을 사용하여 표현되는 로터의 속도일 수도 있다.
수평 축(1202) 상의 포인트(1206)에서의 모터의 회전율은 0이다. 따라서 수평 축(1202) 상의 포인트(1206)는 어느 방향으로도 모터의 회전이 없음에 대응한다.
수평 축(1202) 상의 포인트(1206)의 오른쪽으로의 포인트들은 제 1 회전 방향으로의 모터의 회전에 대응한다. 수평 축(1202) 상의 포인트(1206)의 더 오른쪽으로의 포인트들은 제 1 회전 방향으로의 모터의 더 빠른 회전에 대응한다. 예를 들어, 제한 없이, 수평 축(1202) 상의 포인트(1206)의 오른쪽으로의 포인트들은 시계 방향으로의 모터의 회전에 대응한다. 수평 축(1202) 상의 포인트(1206)의 오른쪽으로의 포인트들은 양수들로 식별될 수도 있다. 따라서 제 1 회전 방향으로의 모터의 회전은 양의 회전으로 지칭될 수도 있다.
수평 축(1202) 상의 포인트(1206)의 왼쪽으로의 포인트들은 제 2 회전 방향으로의 모터의 회전에 대응한다. 수평 축(1202) 상의 포인트(1206)의 더 왼쪽으로의 포인트들은 제 2 회전 방향으로의 모터의 더 빠른 회전에 대응한다. 제 2 회전 방향은 제 1 회전 방향에 대한 반대 회전 방향으로 지칭될 수도 있다.
마찬가지로, 제 1 회전 방향은 제 2 회전 방향에 대한 반대 회전 방향으로 지칭될 수도 있다. 예를 들어, 제한 없이, 수평 축(1202) 상의 포인트(1206)의 왼쪽으로의 포인트들은 반시계 방향으로의 모터의 회전에 대응한다. 수평 축(1202) 상의 포인트(1206)의 왼쪽으로의 포인트들은 음수들로 식별될 수도 있다. 따라서 제 2 회전 방향으로의 모터의 회전은 음의 회전으로 지칭될 수도 있다.
이 예에서, 모터의 권선들에서의 전류는 수직 축(1207)에 관해 식별된다. 예를 들어, 제한 없이, 모터 권선들의 전류는 임의의 적절한 전류 단위들을 사용하여 식별될 수도 있다. 모터에 의해 발생되는 토크의 방향 및 크기는 직접적으로, 모터 권선들의 전류의 방향 및 크기에 따라 달라질 수 있다. 따라서 모터 권선들의 전류는 또한 임의의 적절한 토크 단위들을 사용하여 식별될 수도 있다. 이 경우, 모터에 의해 발생되는 토크는 수직 축(1207)에 관해 식별될 수도 있고 동작 사분면들(1200)은 모터의 회전율 및 모터에 의해 발생되는 토크에 관해 정의될 수도 있다.
수직 축(1207) 상의 포인트(1206)에서의 모터 권선들의 전류 및 모터에 의해 발생되는 토크는 0이다. 따라서 수직 축(1207) 상의 포인트(1206)는 어느 방향으로도 모터 권선들에 전류가 없음 그리고 어느 방향으로도 모터에 의해 발생되는 토크가 없음에 대응한다.
수직 축(1207) 상의 포인트(1206) 위의 포인트들은 제 1 전류 방향으로의 모터 권선들의 전류 및 제 1 회전 방향으로의 모터에 의해 발생되는 토크에 대응한다. 수직 축(1207) 상의 포인트(1206) 더 위의 포인트들은 제 1 전류 방향으로의 더 큰 크기들의 전류 및 제 1 회전 방향으로의 더 큰 토크에 대응한다. 예를 들어, 제한 없이, 수직 축(1207) 상의 포인트(1206) 위의 포인트들은 시계 방향으로의 토크에 대응할 수도 있다. 수직 축(1207) 상의 포인트(1206) 위의 포인트들은 양수들로 식별될 수도 있다. 따라서 제 1 전류 방향으로의 전류는 양전류 또는 양의 방향으로의 전류로 지칭될 수도 있고, 제 1 회전 방향으로의 토크는 양의 토크로 지칭될 수도 있다.
수직 축(1207) 상의 포인트(1206) 아래의 포인트들은 제 2 전류 방향으로의 모터 권선들의 전류 및 제 2 회전 방향으로의 모터에 의해 발생되는 토크에 대응한다. 수직 축(1207) 상의 포인트(1206) 더 위의 포인트들은 제 2 전류 방향으로의 더 큰 크기들의 전류 및 제 2 회전 방향으로의 더 큰 토크에 대응한다. 제 2 전류 방향은 제 1 전류 방향에 대한 반대 전류 방향으로 지칭될 수도 있다.
마찬가지로, 제 1 전류 방향은 제 2 전류 방향에 대한 반대 전류 방향으로 지칭될 수도 있다. 예를 들어, 제한 없이, 수직 축(1207) 상의 포인트(1206) 아래의 포인트들은 반시계 방향으로의 토크에 대응할 수도 있다. 수직 축(1207) 상의 포인트(1206) 아래의 포인트들은 음수들로 식별될 수도 있다. 따라서 제 2 전류 방향으로의 전류는 음전류 또는 음의 방향으로의 전류로 지칭될 수도 있고, 제 2 회전 방향으로의 토크는 음의 토크로 지칭될 수도 있다.
모터가 제 1 회전 방향으로 회전하고 있고 모터의 권선들에서의 전류가 제 1 전류 방향이어서 제 1 회전 방향으로의 토크를 발생시킬 때 모터는 사분면 1(1208)에서 동작하고 있을 수도 있다. 따라서 이 예에서, 사분면 1(1208)에서의 모터의 동작은 양의 회전, 양전류 및 양의 토크로 특성화될 수 있다.
모터가 제 2 회전 방향으로 회전하고 있고 모터의 권선들에서의 전류가 제 1 전류 방향이어서 제 1 회전 방향으로의 토크를 발생시킬 때 모터는 사분면 2(1210)에서 동작하고 있을 수도 있다. 따라서 이 예에서, 사분면 2(1210)에서의 모터의 동작은 음의 회전, 양전류 및 양의 토크로 특성화될 수 있다.
모터가 제 2 회전 방향으로 회전하고 있고 모터의 권선들에서의 전류가 제 2 전류 방향이어서 제 2 회전 방향으로의 토크를 발생시킬 때 모터는 사분면 3(1212)에서 동작하고 있을 수도 있다. 따라서 이 예에서, 사분면 3(1212)에서의 모터의 동작은 음의 회전, 음전류 및 음의 토크로 특성화될 수 있다.
모터가 제 1 회전 방향으로 회전하고 있고 모터의 권선들에서의 전류가 제 2 전류 방향이어서 제 2 회전 방향으로의 토크를 발생시킬 때 모터는 사분면 4(1214)에서 동작하고 있을 수도 있다. 따라서 이 예에서, 사분면 4(1214)에서의 모터의 동작은 양의 회전, 음전류 및 음의 토크로 특성화될 수 있다.
사분면 1(1208)과 사분면 3(1212)에서 모터 권선들의 전류는 모터의 회전 방향과 동일한 방향인 토크를 발생시킨다. 따라서 사분면 1(1208)과 사분면 3(1212)에서 모터에 의해 발생되는 토크는 모터의 회전을 지원한다. 사분면 1(1208)과 사분면 3(1212)에서의 모터의 동작은 트랙션으로 지칭될 수도 있다. 사분면 1(1208)과 사분면 3(1212)에서 동작하는 모터의 회전 방향들은 반전된다. 따라서 사분면 3(1212)은 사분면 1(1208)에 대한 역 트랙션 동작 사분면으로 지칭될 수도 있다. 사분면 1(1208)은 사분면 3(1212)에 대한 역 트랙션 동작 사분면으로 지칭될 수도 있다.
사분면 2(1210)와 사분면 4(1214)에서, 모터 권선들의 전류는 모터의 회전 방향과 반대 방향인 토크를 발생시킨다. 따라서 사분면 2(1210)와 사분면 4(1214)에서, 모터에 의해 발생되는 토크는 모터의 회전을 방해한다. 사분면 2(1210)와 사분면 4(1214)에서의 모터의 동작은 제동으로 지칭될 수도 있다.
일례로, 라인(1216)은 모터가 여러 동작 사분면들(1200)에서 동작될 때 모터의 변화하는 회전율, 권선 전류 및 토크를 예시한다. 모터의 동작은 사분면 1(1208)에서 시작될 수 있다. 라인 세그먼트(1218)는 양의 방향에서 모터 권선들의 전류의 초기의 비교적 큰 증가를 나타낸다. 전류의 이러한 비교적 큰 증가는 제 1 회전 방향에서 토크의 대응하는 큰 증가를 발생시켜, 모터로 하여금 제 1 회전 방향으로의 회전을 시작하게 한다.
라인 세그먼트(1220)는 제 1 회전 방향으로의 모터의 회전율을 원하는 코스팅 속도로 가속하도록 권선들의 양전류 그리고 이에 따라 제 1 회전 방향으로의 토크가 유지될 수 있음을 나타낸다. 라인 세그먼트(1220)는 모터의 회전이 시작된 후 그리고 모터의 회전율이 원하는 코스팅 속도로 가속됨에 따라 양전류의 크기 그리고 이에 따라 제 1 회전 방향에서 발생되는 토크가 점진적으로 감소될 수 있음을 나타낸다. 라인 세그먼트(1222)는 모터의 회전율이 원하는 코스팅 속도로 유지됨에 따라 모터 권선들의 양전류의 크기 그리고 이에 따라 제 1 회전 방향에서 발생되는 토크가 더 감소될 수 있음을 나타낸다.
포인트(1224)에서, 모터의 동작이 사분면 1(1208)에서 사분면 4(1214)로 변경된다. 라인 세그먼트(1226)는 음의 방향에서 모터 권선들의 전류의 비교적 큰 증가를 나타낸다. 음전류의 이러한 비교적 큰 증가는 제 2 회전 방향에서 토크의 대응하는 큰 증가를 발생시킨다. 모터에 의해 발생되는 토크가 이제 모터의 회전을 방해하여, 모터로 하여금 제동을 시작하게 한다.
라인 세그먼트(1228)는 제 1 회전 방향으로의 모터의 회전율을 감소시키도록 권선들의 음전류 그리고 이에 따라 제 2 회전 방향으로의 토크가 유지됨을 나타낸다. 라인 세그먼트(1228)는 음전류의 크기 그리고 이에 따라 제 2 회전 방향에서 발생되는 토크가 모터의 회전율이 감소될 때의 제동 중에 점진적으로 감소될 수 있음을 나타낸다.
포인트(1230)에서, 모터의 동작은 사분면 4(1214)에서 사분면 3(1212)으로 변경된다. 포인트(1230)에서, 모터의 회전 방향은 제 1 회전 방향에서 제 2 회전 방향으로 반전된다. 라인 세그먼트(1232)는 제 2 회전 방향으로의 모터의 회전율을 가속하도록 모터 권선들의 음의 전류 그리고 이에 따라 제 2 회전 방향에서 발생되는 토크가 유지될 수 있음을 나타낸다.
도 13을 참조하면, 모터에서 전류의 불안정성을 감소시키기 위한 원치 않은 상태 식별기 및 원치 않은 상태 감소기의 블록도의 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시된다. 원치 않은 상태 식별기(1300) 및 원치 않은 상태 감소기(1302)는 각각 도 2의 원치 않은 상태 식별기(240) 및 원치 않은 상태 감소기(254)의 구현들의 예들일 수도 있다.
원치 않은 상태 식별기(1300)는 권선들(1308)에 걸친 전압(1306)이 제 1 전압 임계치(1310)보다 더 클 때 원치 않은 상태(1304)를 식별하도록 구성된다. 권선들(1308)에 걸친 전압(1306)은 적절한 전압 센서(1312)를 사용하여 식별될 수도 있다. 제 1 전압 임계치(1310)는 전원(1316)의 출력 전압(1314)에 대해 정의될 수도 있다. 예를 들어, 제한 없이, 제 1 전압 임계치(1310)는 전원(1316)의 출력 전압(1314)과 거의 동일할 수도 있다. 전원(1316)의 출력 전압(1314)은 적절한 전압 센서(1318)를 사용하여 식별될 수도 있다.
원치 않은 상태 식별기(1300)는 또한 권선들(1308)에 걸친 전압(1306)이 제 2 전압 임계치(1320) 미만인 시점을 식별하도록 구성될 수도 있다. 제 2 전압 임계치(1320)는 제 1 전압 임계치(1310)보다 더 낮다.
원치 않은 상태 감소기(1302)는 스위치(1322) 및 저항기(1324)를 포함할 수도 있다. 스위치(1322)는 적절한 고체 상태 스위치일 수도 있다. 원치 않은 상태 감소기(1302)는 원치 않은 상태 식별기(1300)에 의해 식별된 원치 않은 상태(1304)에 응답하여 스위치(1322)를 폐쇄하여 권선들(1308)의 전류(1326)를 저항기(1324)를 통해 접지로 전달하도록 구성될 수 있다. 권선들(1308)에 걸친 전압(1306)이 제 2 전압 임계치(1320)보다 더 낮을 때, 원치 않은 상태 감소기(1302)는 스위치(1322)를 개방하여, 저항기(1324)를 통한 접지(1328)로의 전류(1326) 전달을 중단하도록 구성될 수 있다.
저항기(1324)는 가변 저항기(1330)를 포함할 수도 있다. 이 경우, 저항기(1324)의 저항(1332)은 권선들(1308)에서의 전류(1326)의 레벨(1336)을 기초로 저항 선택기(1334)에 의해 설정될 수도 있다. 예를 들어, 권선들(1308)에서의 전류(1326)의 더 높은 레벨(1336)에 응답하여 저항 선택기(1334)에 의해 더 높은 저항(1332)이 선택될 수도 있다. 권선들(1308)에서의 전류(1326)의 레벨(1336)은 적절한 전류 센서(1338)를 사용하여 식별될 수도 있다.
가변 저항기(1330)는 복수의 저항기들을 포함할 수도 있다. 이 경우, 저항 선택기(1334)는 복수의 저항기들의 온도들을 기초로 적절한 저항(1332)을 제공하여 가변 저항기(1330) 내의 저항기들의 과열을 막도록 가변 저항기(1330) 내의 복수의 저항기들 중 다수를 선택할 수도 있다. 가변 저항기(1330) 내의 저항기들의 온도들은 적절한 온도 센서들(1340)을 사용하여 결정될 수도 있다.
도 14를 참조하면, 모터 권선의 전류를 접지에 전달하기 위한 스위치 브리지와 스위치 및 저항기의 개략적인 회로도의 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시된다. 스위치(1402) 및 저항기(1404)는 각각 도 13의 스위치(1322) 및 저항기(1324)의 예들일 수도 있다.
이 예에서, 스위치 브리지(1400)는 단자(1408)와 접지(1410) 사이에 접속된 전원에 모터의 권선(1406)을 연결하도록 구성된다. 스위치(1402)가 폐쇄되면, 권선(1406)의 전류가 저항기(1404)를 통해 접지(1410)로 전달된다. 스위치(1402)가 폐쇄될 때 스위치(1402)를 통한 전원의 단락을 방지하도록 스위치 브리지(1400)와 스위치(1402) 사이에 다이오드(1412)가 접속된다.
도 15를 참조하면, 이산값의 가변 저항기의 개략적인 회로도의 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시된다. 가변 저항기(1500)는 도 13의 가변 저항기(1330)의 한 구현의 일례이다.
가변 저항기(1500)는 병렬로 접속된 4개의 저항기들(1502, 1504, 1506, 1508)을 포함한다. 스위치들(1510, 1512, 1514, 1516)은 저항기들(1502, 1504, 1506, 1508)과 각각 직렬로 접속된다. 예시적인 실시예에 따른 가변 저항기는 4개보다 더 많은 또는 이보다 더 적은 저항기들 및 스위치들을 가질 수도 있다. 저항기들(1502, 1504, 1506, 1508)의 저항은 동일할 수도 또는 서로 다를 수도 있다. 스위치들(1510, 1512, 1514, 1516) 중 적절한 스위치들을 폐쇄함으로써 가변 저항기(1500)의 저항이 선택된다.
도 16을 참조하면, 저항 선택기의 블록도의 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시된다. 저항 선택기(1600)는 도 13의 저항 선택기(1334)의 한 구현의 일례이다. 이 예에서, 저항 선택기(1600)는 도 15의 가변 저항기(1500)에 의해 제공되는 저항을 선택하도록 구성된다.
저항 선택기(1600)는 모터의 권선들에서의 실제 전류(1606)와 지시된 전류(1604) 간의 차를 기초로, 선택된 저항(1602)을 결정하도록 구성될 수 있다. 선택된 저항(1602)은 저항기 스위치 제어기(1608)에 제공될 수 있다. 저항기 스위치 제어기(1608)는 병렬로 접속된 복수의 저항기들을 포함하는 가변 저항기 내에서 다수의 저항기들을 선택하도록 스위치들을 제어하기 위한 제어 신호들(1610)을 발생시키도록 구성될 수 있다.
저항기 스위치 제어기(1608)는 선택된 저항(1602)을 제공하기 위해 가변 저항기 내의 복수의 저항기들 중 어느 것이 사용되어야 하는지를 선택하는 데 복수의 저항기들에 대한 온도 정보(1612)를 사용하도록 구성될 수 있다. 온도 정보(1612)는 가변 저항기에서 저항기들의 과열을 막는 데 사용될 저항기들을 선택하는 데 사용될 수도 있다. 온도 정보(1612)는 과열 위험을 기초로 가변 저항기에서 사용되어야 하는 또는 사용되지 않아야 하는 저항기들을 식별하는 데 사용될 수 있으며, 따라서 가변 저항기의 이용 가능 저항(1614)에 영향을 줄 수도 있다. 이용 가능 저항(1614)은 저항 선택기(1600)에 제공되며, 선택된 저항(1602)을 결정하도록 저항 선택기(1600)에 의해 사용될 수 있다.
도 17을 참조하면, 모터의 권선들에서의 전류의 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시된다. 예를 들어, 라인(1700)은 도 13의 권선들(1308)에서의 전류(1326)를 나타낼 수도 있다.
이 예에서, 모터는 0 시점에서부터 t1 시점까지 사분면 1에서 동작하고 있다. 사분면 1에서는 모터가 구동 중이며 모터의 전류는 양전류이다. t1 시점에서 모터는 제동을 시작하도록 명령을 받는다. 응답하여, 모터 제어기는 모터 권선들의 전류를 반전시키도록 스위칭 브리지를 제어한다. 그 결과, t2 시점에서 모터가 사분면 4에서 동작하기 시작한다. 사분면 4에서 모터는 회생 중이며 모터의 전류는 음전류이다.
모터가 사분면 4에서 회생 중일 때 모터 권선들에 걸친 전압은 t3 시점에서의 전원 전압보다 더 높게 상승하여, 원치 않은 전류 스파이크(1706)를 야기한다. 예시적인 실시예에 따르면, t3 시점에서는 모터 권선들에 걸친 전압이 전원 전압보다 더 높게 상승하는 원치 않은 상태가 식별될 수 있으며, 응답하여 권선들의 전류가 저항기를 통해 접지로 전달될 수 있다. 이 경우, 권선들의 전류는 라인 세그먼트(1708)로 표시된 것과 같이 여전히 잘 제어된다.
도 18을 참조하면, 모터에서 불안정성을 감소시키기 위한 프로세스의 흐름도의 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시된다. 예를 들어, 프로세스(1800)는 도 13의 원치 않은 상태 식별기(1300) 및 원치 않은 상태 감소기(1302)에 의해 수행될 수도 있다.
전원의 출력 전압을 식별(동작 1802)함으로써 프로세스(1800)가 시작될 수 있다. 전원에 의해 전력이 공급되고 있는 모터의 모터 권선들에 걸친 전압이 또한 식별된다(동작 1804). 다음에, 모터 권선들에 걸친 전압이 전원의 출력 전압보다 더 큰지 여부가 결정된다(동작 1806). 프로세스(1800)는 동작 1806에서 모터 권선들에 걸친 전압이 전원의 출력 전압보다 더 크다는 결정이 이루어질 때까지, 동작 1802에서 전원의 출력 전압을 식별하는 것과 동작 1804에서 모터 권선들에 걸친 전압을 식별하는 것을 반복할 수 있다.
권선들에 걸친 전압이 전원의 출력 전압보다 더 크다는 결정에 응답하여, 모터 권선들의 전류가 저항기를 통해 접지로 전달된다(동작 1808). 다음에, 모터 권선들에 걸친 전압이 제 2 전압 임계치 미만인지 여부가 결정된다(동작 1810). 동작 1810에서 모터 권선들에 걸친 전압이 제 2 전압 임계치 미만이라고 결정될 때까지, 동작 1808에서 모터 권선들의 전류가 계속해서 저항기를 통해 접지로 전달될 수 있다. 제 2 전압 임계치는 전원의 출력 전압 미만일 수도 있다. 예를 들어, 제한 없이, 제 2 전압 임계치는 전원의 출력 전압보다 대략 20 볼트 더 작거나 전원의 출력 전압보다 임의의 다른 적절한 양만큼 더 작을 수도 있다. 모터 권선들에 걸친 전압이 제 2 전압 임계치 미만이라고 결정되면, 모터 권선들의 전류를 접지로 전달하는 것이 중단될 수 있으며(동작 1812), 그 후에 프로세스가 종료된다.
도 19를 참조하면, 가변 저항기의 저항을 선택하기 위한 프로세스의 흐름도의 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시된다. 예를 들어, 프로세스(1900)는 도 13의 저항 선택기(1334)에 의해 수행될 수도 있다.
모터의 권선들에서 전류의 레벨을 식별(동작 1902)함으로써 프로세스(1900)가 시작될 수 있다. 가변 저항기 내의 복수의 저항기들의 온도들이 식별될 수 있다(동작 1904). 다음에, 모터 권선들에서의 전류의 레벨 및 저항기들의 온도들을 기초로 가변 저항기 내의 복수의 저항기들 중 다수가 선택되며(동작 1906), 그 후에 프로세스가 종료된다.
도 20을 참조하면, 모터의 동작 중에 원치 않은 전류로부터 전원을 보호하기 위한 원치 않은 상태 식별기 및 원치 않은 상태 감소기의 블록도의 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시된다. 원치 않은 상태 식별기(2000) 및 원치 않은 상태 감소기(2002)는 각각 도 2의 원치 않은 상태 식별기(240) 및 원치 않은 상태 감소기(254)의 한 구현의 예들이다.
원치 않은 상태 식별기(2000)는 원치 않은 상태(2004)를 식별하도록 구성되는데, 여기서 모터와 전원(2006) 사이의 전류의 흐름은 전원(2006)에 대한 전류 한계(2008)보다 더 크다. 예를 들어, 모터의 권선들에 대해 지시된 전류(2010)가 전류 한계(2008)보다 더 클 때, 원치 않은 상태(2004)가 식별될 수도 있다. 예를 들어, 제한 없이, 블록(2012)에서 모터에 대해 지시된 회전(2014)과 모터에 대한 실제 회전(2016) 간의 차를 기초로 지시된 전류(2010)가 결정될 수도 있다.
원치 않은 상태 감소기(2002)는 모터와 전원(2006) 사이의 전류가 전원(2006)의 전류 한계(2008)를 초과하지 않도록 모터를 제어하기 위해 듀티 사이클(2018)을 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 블록(2020)에서 모터의 권선들에서의 실제 전류(2024)와 지시된 전류(2022) 간의 차를 기초로 듀티 사이클(2018)이 결정될 수도 있다. 원치 않은 상태 감소기(2002)는 원치 않은 상태 식별기(2000)에 의해 식별된 원치 않은 상태(2004)에 응답하여 전류 한계(2008)를 기초로, 지시된 전류(2022)를 설정할 수 있다. 그렇지 않으면, 지시된 전류(2010)는 듀티 사이클(2018)을 결정하는 데 사용될 수도 있다.
전원(2006)의 전류 한계(2008)는 가변적(2026)일 수도 있다. 예를 들어, 전원(2006)은 배터리(2028)를 포함할 수도 있다. 이 경우, 전류 한계(2008)에 대한 값(2030)은 배터리(2028)에 대한 셀 밸런서 회로(2032)로부터의 피드백을 사용하여 결정될 수도 있다.
도 21을 참조하면, 모터의 동작 중에 원치 않은 전류로부터 전원을 보호하기 위한 전류 제어의 파형도의 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시된다. 이 예에서, 라인(2100)은 모터의 권선들에 대해 지시된 전류를 나타내고, 라인(2102)은 모터의 권선들에서의 실제 전류를 나타낸다.
0 시점 전에는 모터가 구동 중이고, 모터에 대한 듀티 사이클은 약 10%로 거의 안정적으로 유지된다. 0 시점에서, 모터는 강하게 제동하도록 지시된다. 응답하여, 지시된 전류가 방향을 반전시킨다. 듀티 사이클은 역방향에서 100%로 변경되어, 권선들의 전류의 방향을 가능한 한 빠르게 변경한다. 이 예에서, 지시된 전류는 모터에 대한 전원의 전류 한계로 제한된다.
점선 세그먼트(2104)는 지시 전류가 전원의 전류 한계로 제한되지 않았다면 지시 전류의 크기가 더 클 것임을 나타낸다. 이 경우, 권선들의 전류의 크기는 점선 세그먼트(2106)로 도시된 바와 같이, 전원의 전류 한계를 초과할 것이다.
도 22를 참조하면, 모터의 동작 중에 원치 않은 전류로부터 전원을 보호하기 위한 프로세스의 흐름도의 예시가 예시적인 실시예에 따라 도시된다. 예를 들어, 프로세스(2200)는 도 20의 원치 않은 상태 식별기(2000) 및 원치 않은 상태 감소기(2002)에 의해 수행될 수도 있다.
모터에 대해 지시된 전류를 식별(동작 2202)함으로써 프로세스(2200)가 시작될 수 있다. 전원의 전류 한계가 또한 식별된다(동작 2204). 다음에, 지시된 전류가 전원의 전류 한계보다 더 큰지 여부가 결정된다(동작 2206). 동작 2202에서 식별된 지시된 전류가 전원의 전류 한계보다 더 크다는 동작 2206에서의 결정에 응답하여, 지시된 전류가 전원의 전류 한계와 같게 설정된다(동작 2208). 다음에, 지시된 전류를 사용하여 모터 권선들의 전류를 제어하기 위한 듀티 사이클이 제어되고(동작 2210), 그 후에 프로세스가 종료된다.
서로 다른 예시적인 실시예들은 완전히 하드웨어 실시예, 완전히 소프트웨어 실시예, 또는 하드웨어와 소프트웨어 엘리먼트들 모두를 포함하는 실시예의 형태를 취할 수 있다. 일부 실시예들은 예를 들어, 제한 없이, 펌웨어, 상주 소프트웨어 및 마이크로코드와 같은 형태들을 포함하지만 이에 한정된 것은 아닌 소프트웨어로 구현된다.
더욱이, 서로 다른 실시예들은 명령들을 실행하는 컴퓨터 또는 임의의 디바이스 또는 시스템에 의한 사용을 위해 또는 이와 관련하여 프로그램 코드를 제공하는 컴퓨터 사용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 매체로부터 액세스 가능한 컴퓨터 프로그램 물건의 형태를 취할 수 있다. 본 개시의 목적으로, 컴퓨터 사용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 매체는 일반적으로, 명령 실행 시스템, 장치 또는 디바이스에 의한 사용을 위해 또는 이와 관련하여 프로그램을 포함, 저장, 전달, 전파 또는 전송할 수 있는 임의의 유형(tangible) 장치일 수 있다.
컴퓨터 사용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 매체는 예를 들어, 제한 없이, 전자, 자기, 광, 전자기, 적외선 또는 반도체 시스템 또는 전파 매체일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체의 한정적이지 않은 예들은 반도체 또는 고체 상태 메모리, 자기 테이프, 착탈식 컴퓨터 디스켓, 랜덤 액세스 메모리(RAM: random access memory), 판독 전용 메모리(ROM: read-only memory), 경화(rigid) 자기 디스크 및 광 디스크를 포함한다. 광 디스크들은 콤팩트 디스크-판독 전용 메모리(CD-ROM: compact disk - read only memory), 콤팩트 디스크-판독/기록(CD-R/W: compact disk - read/write) 및 DVD를 포함할 수도 있다.
또한, 컴퓨터 사용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 판독 가능 또는 컴퓨터 사용 가능 프로그램 코드가 컴퓨터 상에서 실행될 때, 이러한 컴퓨터 판독 가능 또는 컴퓨터 사용 가능 프로그램 코드의 실행이 컴퓨터로 하여금 통신 링크를 통해 다른 컴퓨터 판독 가능 또는 사용 가능 프로그램 코드를 전송하게 하도록 컴퓨터 판독 가능 또는 컴퓨터 사용 가능 프로그램 코드를 포함 또는 저장할 수도 있다. 이러한 통신 링크는 예를 들어, 제한 없이, 물리적인 또는 무선인 매체를 사용할 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능 또는 컴퓨터 사용 가능 프로그램 코드를 저장 및/또는 실행하기에 적합한 데이터 프로그램 시스템은 시스템 버스와 같은 통신 패브릭을 통해 메모리 엘리먼트들에 직접적으로 또는 간접적으로 연결된 하나 또는 그보다 많은 프로세서들을 포함할 것이다. 메모리 엘리먼트들은 프로그램 코드의 실제 실행 중에 이용되는 로컬 메모리, 대용량 저장소, 및 코드의 실행 중에 코드가 대용량 저장소로부터 리트리브(retrieve)될 수 있는 횟수를 감소시키기 위해 적어도 일부 컴퓨터 판독 가능 또는 컴퓨터 사용 가능 프로그램 코드의 임시 저장소를 제공하는 캐시 메모리들을 포함할 수도 있다.
입력/출력 또는 I/O 디바이스들은 직접적으로 또는 개재 I/O 제어기들을 통해 시스템에 연결될 수 있다. 이러한 디바이스들은 예를 들어, 제한 없이, 키보드들, 터치 스크린 디스플레이들 및 포인팅 디바이스들을 포함할 수도 있다. 데이터 처리 시스템이 개재 개인 또는 공공 네트워크들을 통해 다른 데이터 처리 시스템들 또는 원격 프린터들 또는 저장 디바이스들에 연결될 수 있게 하기 위해 서로 다른 통신 어댑터들이 또한 시스템에 연결될 수도 있다. 모뎀들 및 네트워크 어댑터들과 같은 한정적이지 않은 예들은 현재 이용 가능한 타입들의 통신 어댑터들 중 극히 일부에 지나지 않는다.
서로 다른 예시적인 실시예들의 설명이 예시 및 설명을 목적으로 제시되었고, 개시된 형태의 실시예들을 총망라하거나 그에 제한되는 것으로 의도되는 것은 아니다. 많은 수정들 및 변형들이 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 명백할 것이다. 또한, 서로 다른 예시적인 실시예들은 다른 예시적인 실시예들과 비교하여 서로 다른 특징들을 제공할 수도 있다. 선택된 실시예 또는 실시예들은 실시예들의 원리들, 실질적인 응용을 가장 잘 설명하기 위해, 그리고 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들이 고려되는 특정 용도에 적합한 다양한 수정들을 갖는 다양한 실시예들에 대한 개시를 이해할 수 있게 하기 위해 선택되어 설명된다.

Claims (15)

  1. 전력 생성 중인 모터에서의 원치 않은 불안정 상태를 식별하고 감소시키기 위한 장치로서,
    동작의 4개의 사분면들을 가지고 권선들을 포함하는 브러시리스 DC 모터;
    병렬 하프 H-브리지들을 형성하도록 배치되고 상기 권선들에 전원을 연결하도록 구성된 복수의 스위칭 유닛들을 포함하는 스위치 브리지;
    상기 복수의 스위칭 유닛들을 제어하도록 구성된 모터 제어기;
    상기 브러시리스 DC 모터가 상기 전원에 전력을 공급하고 있을 때 상기 장치에서 원치 않은 상태를 식별하도록 구성된 원치 않은 상태 식별기 ― 상기 원치 않은 상태는 상기 전원의 특성에 대해 정의됨 ―; 및
    상기 원치 않은 상태 식별기에 의해 상기 장치에서 상기 원치 않은 상태를 식별하는 것에 응답하여 상기 원치 않은 상태를 감소시키도록 구성된 원치 않은 상태 감소기를 포함하고,
    상기 브러시리스 DC 모터가 상기 전원에 상기 전력을 공급하고 있을 때 상기 장치에서 상기 원치 않은 상태를 식별하도록 구성되는 경우에, 상기 원치 않은 상태 식별기는 상기 권선들에 걸친 전압이 제 1 전압 임계치보다 더 클 때 상기 장치에서 상기 원치 않은 상태를 식별하도록 구성되고,
    상기 제 1 전압 임계치는 상기 전원의 출력 전압에 대해 정의되고,
    상기 장치에서 상기 원치 않은 상태를 식별하는 것에 응답하여 상기 원치 않은 상태를 감소시키도록 구성되는 경우에, 상기 원치 않은 상태 감소기는, 상기 장치에서 상기 원치 않은 상태를 식별하는 것에 응답하여 상기 권선들의 전류를 가변 저항기를 통해 접지로 전달하도록 구성되고, 상기 권선들의 전류의 레벨에 응답하여 상기 가변 저항기의 저항을 선택하도록 구성되고,
    상기 가변 저항기는 병렬인 복수의 저항기들을 포함하고, 그리고
    상기 원치 않은 상태 감소기는 상기 복수의 저항기들의 온도들을 기초로, 상기 복수의 저항기들에서 상기 권선들의 전류가 접지로 전달되게 하는 다수의 저항기들을 선택하도록 추가로 구성되는,
    장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전압 임계치는 상기 전원의 출력 전압과 동일한,
    장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 원치 않은 상태 식별기는 상기 권선들에 걸친 전압이 제 2 전압 임계치 미만인 시점을 식별하도록 추가로 구성되며,
    상기 제 2 전압 임계치는 상기 제 1 전압 임계치보다 더 낮고,
    상기 원치 않은 상태 감소기는 상기 권선들에 걸친 전압이 상기 제 2 전압 임계치 미만인 시점을 식별하는 것에 응답하여 상기 권선들의 전류를 접지로 전달하는 것을 중단하도록 구성되는,
    장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터 제어기는, 지시된 전류에 응답하여 상기 전원과 상기 권선들 사이에 전류를 공급하도록, 상기 스위치 브리지 내의 복수의 스위치들 중 다수의 스위치가 폐쇄되는 듀티 사이클을 제어하도록 구성되고, 그리고
    상기 브러시리스 DC 모터가 상기 전원에 상기 전력을 공급하고 있을 때 상기 장치에서 상기 원치 않은 상태를 식별하도록 구성되는 경우에, 상기 원치 않은 상태 식별기는 상기 지시된 전류가 상기 전원에 대한 전류 한계보다 더 클 때 상기 장치에서 상기 원치 않은 상태를 식별하도록 구성되며,
    상기 장치에서 상기 원치 않은 상태를 식별하는 것에 응답하여 상기 원치 않은 상태를 감소시키도록 구성되는 경우에, 상기 원치 않은 상태 감소기는 상기 지시된 전류가 상기 전원에 대한 전류 한계보다 더 클 때 상기 전원에 대한 전류 한계를 기초로 상기 지시된 전류를 설정하도록 구성되는,
    장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전원에 대한 전류 한계는 가변적이고,
    상기 전원은 배터리를 포함하며, 그리고
    상기 원치 않은 상태 식별기는 상기 배터리에 대한 셀 밸런서 회로로부터의 피드백을 기초로 상기 전류 한계에 대한 값을 선택하도록 추가로 구성되는,
    장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치는 항공기 상에 있는,
    장치.
  10. 동작의 4개의 사분면들을 갖는 브러시리스 DC 모터를 제어하는 방법으로서,
    상기 브러시리스 DC 모터의 권선들에 전원을 연결하도록, 스위치 브리지 내에서 병렬 하프 H-브리지들을 형성하도록 배치된 복수의 스위칭 유닛들을 제어하는 단계;
    전력 생성 중인 상기 브러시리스 DC 모터에서의 불안정성을 식별하기 위해, 상기 권선들에 걸친 전압이 제 1 전압 임계치보다 더 큰지 여부를 결정하는 단계 ― 상기 제 1 전압 임계치는 상기 전원의 출력 전압에 대해 정의됨 ―; 및
    상기 권선들에 걸친 전압이 상기 제 1 전압 임계치보다 더 크다는 결정에 응답하여, 상기 브러시리스 DC 모터에서의 불안정성을 감소시키기 위해 상기 권선들의 전류를 가변 저항기를 통해 접지로 전달하는 단계를 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 권선들의 전류의 레벨에 응답하여 복수의 저항기들을 포함하는 상기 가변 저항기에 대한 저항을 선택하는 단계; 및
    상기 복수의 저항기들의 온도들을 기초로, 상기 복수의 저항기들 중 상기 권선들의 전류가 접지로 전달되게 하는 다수의 저항기들을 선택하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 전압 임계치는 상기 전원의 출력 전압과 동일한,
    방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 권선들에 걸친 전압이 제 2 전압 임계치 미만인 시점을 결정하는 단계 ― 상기 제 2 전압 임계치는 상기 제 1 전압 임계치보다 더 낮음 ―; 및
    상기 권선들에 걸친 전압이 상기 제 2 전압 임계치 미만인 시점을 결정하는 것에 응답하여 상기 권선들의 전류를 접지로 전달하는 것을 중단하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
KR1020157036677A 2013-07-02 2014-07-01 안정성 및 전원 보호를 위한 모터 제어 KR102245099B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/933,803 US9035584B2 (en) 2013-07-02 2013-07-02 Quadrant change control in brushless DC motors
US13/933,803 2013-07-02
US14/096,614 US9136782B2 (en) 2013-07-02 2013-12-04 Motor control for stability and power supply protection
US14/096,614 2013-12-04
PCT/US2014/045048 WO2015002948A2 (en) 2013-07-02 2014-07-01 Motor control for stability and power supply protection

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160029751A KR20160029751A (ko) 2016-03-15
KR102245099B1 true KR102245099B1 (ko) 2021-04-27

Family

ID=51211905

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157036677A KR102245099B1 (ko) 2013-07-02 2014-07-01 안정성 및 전원 보호를 위한 모터 제어

Country Status (8)

Country Link
US (2) US9136782B2 (ko)
EP (1) EP3017517B1 (ko)
JP (1) JP6393321B2 (ko)
KR (1) KR102245099B1 (ko)
CN (1) CN105379039B (ko)
BR (1) BR112015028837B1 (ko)
CA (1) CA2911520C (ko)
WO (1) WO2015002948A2 (ko)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9136782B2 (en) 2013-07-02 2015-09-15 The Boeing Company Motor control for stability and power supply protection
US11267574B2 (en) * 2013-10-28 2022-03-08 The Boeing Company Aircraft with electric motor and rechargeable power source
US9650994B2 (en) 2014-07-30 2017-05-16 The Boeing Company Thrust reverser actuator systems
TW201630295A (zh) * 2015-02-09 2016-08-16 Fu-Tzu Hsu 動態磁電放大裝置
US9647444B2 (en) * 2015-06-16 2017-05-09 Hamilton Sundstrand Corporation Variable threshold current limiting circuit
TWI783910B (zh) 2016-01-15 2022-11-21 荷蘭商庫力克及索發荷蘭公司 放置超小或超薄之離散組件
CN106655921A (zh) * 2016-11-18 2017-05-10 深圳市道通智能航空技术有限公司 一种永磁同步电机制动方法及相关设备
KR101962668B1 (ko) * 2017-11-03 2019-03-27 주식회사 만도 계자 권선형 모터의 제어 장치 및 그 방법
JP7173775B2 (ja) * 2018-07-20 2022-11-16 ミネベアミツミ株式会社 モータ駆動制御装置及びモータの駆動制御方法
CN112997397A (zh) * 2018-11-21 2021-06-18 三菱电机株式会社 驱动装置、压缩机以及空调机
DE102020129129B3 (de) * 2020-11-05 2022-01-13 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren und System zu einer Schützansteuerung im Traktionssystem
KR20220082733A (ko) 2020-12-10 2022-06-17 더 보잉 컴파니 다이렉트 드라이브 전기적-기어식 터보팬
CA3145956A1 (en) 2021-03-15 2022-09-15 The Boeing Company Method and system for operating a variable frequency independent speed motor in an extended speed range

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002017098A (ja) * 2000-06-29 2002-01-18 Nissan Motor Co Ltd 電動機制御装置
JP2002064947A (ja) 2000-08-18 2002-02-28 Japan Storage Battery Co Ltd 無停電直流電源装置
WO2005067133A1 (ja) 2004-01-05 2005-07-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. モータ駆動用インバータ制御装置
US20050179463A1 (en) 2004-02-16 2005-08-18 Denso Corporation Driving apparatus of H bridge circuit and protection method of the same

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4368411A (en) 1981-07-13 1983-01-11 Kollmorgen Technologies Corporation Control system for electric motor
US4528486A (en) * 1983-12-29 1985-07-09 The Boeing Company Controller for a brushless DC motor
JPH06209592A (ja) 1992-11-03 1994-07-26 Texas Instr Deutschland Gmbh 誘導性負荷を給電する回路構成
JP3478193B2 (ja) * 1999-05-24 2003-12-15 トヨタ自動車株式会社 電源監視装置
US6599655B2 (en) 2001-04-06 2003-07-29 The Boeing Company Procedure for performing battery reconditioning on a space vehicle designed with one battery
CN1295849C (zh) * 2002-06-20 2007-01-17 夏东 带有复合电枢绕组的永磁同步发电机
US7023163B2 (en) * 2003-11-20 2006-04-04 Siemens Building Technologies Fail-safe electric actuator using high voltage capacitors
EP1542350A1 (en) * 2003-12-11 2005-06-15 STMicroelectronics S.r.l. Apparatus for controlling electric motors and related control method
JP4741391B2 (ja) * 2006-03-09 2011-08-03 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 モータ駆動回路の地絡検出装置
US7865298B2 (en) 2007-05-03 2011-01-04 Ford Motor Company System and method for providing route information to a driver of a vehicle
US8511606B1 (en) 2009-12-09 2013-08-20 The Boeing Company Unmanned aerial vehicle base station
SG186459A1 (en) 2010-05-26 2013-02-28 Aerovironment Inc Reconfigurable battery-operated vehicle system
JP5990884B2 (ja) * 2011-09-16 2016-09-14 ブラザー工業株式会社 モータ制御装置及び画像形成装置
CN202231416U (zh) * 2011-09-29 2012-05-23 鲁文杰 一种电动开窗器过载保护系统
US8884562B1 (en) 2011-11-23 2014-11-11 The Boeing Company Current control in brushless DC motors
US10040561B2 (en) 2013-04-04 2018-08-07 Sunlight Photonics Inc. Airborne kinetic energy conversion system
US9240740B2 (en) 2013-05-30 2016-01-19 The Boeing Company Active voltage controller for an electric motor
US9035584B2 (en) 2013-07-02 2015-05-19 The Boeing Company Quadrant change control in brushless DC motors
US9136782B2 (en) 2013-07-02 2015-09-15 The Boeing Company Motor control for stability and power supply protection
US9130494B2 (en) 2013-09-26 2015-09-08 The Boeing Company Electric motor phase control system
US11267574B2 (en) 2013-10-28 2022-03-08 The Boeing Company Aircraft with electric motor and rechargeable power source

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002017098A (ja) * 2000-06-29 2002-01-18 Nissan Motor Co Ltd 電動機制御装置
JP2002064947A (ja) 2000-08-18 2002-02-28 Japan Storage Battery Co Ltd 無停電直流電源装置
WO2005067133A1 (ja) 2004-01-05 2005-07-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. モータ駆動用インバータ制御装置
US20050179463A1 (en) 2004-02-16 2005-08-18 Denso Corporation Driving apparatus of H bridge circuit and protection method of the same

Also Published As

Publication number Publication date
CA2911520A1 (en) 2015-01-08
US20150008849A1 (en) 2015-01-08
US9136782B2 (en) 2015-09-15
WO2015002948A2 (en) 2015-01-08
CN105379039A (zh) 2016-03-02
JP6393321B2 (ja) 2018-09-19
BR112015028837B1 (pt) 2022-01-18
US20150326154A1 (en) 2015-11-12
BR112015028837A8 (pt) 2019-12-31
US9553528B2 (en) 2017-01-24
JP2016524452A (ja) 2016-08-12
EP3017517B1 (en) 2019-02-27
CA2911520C (en) 2020-06-09
BR112015028837A2 (pt) 2017-07-25
WO2015002948A3 (en) 2015-02-26
EP3017517A2 (en) 2016-05-11
CN105379039B (zh) 2019-03-05
KR20160029751A (ko) 2016-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102245099B1 (ko) 안정성 및 전원 보호를 위한 모터 제어
KR102292005B1 (ko) 브러시리스 dc 모터들에서의 사분면 변경 제어
US9548684B1 (en) Current control in brushless DC motors
CN105490510B (zh) 用于车辆牵引逆变器的动态igbt栅极驱动
RU2466040C1 (ru) Силовое преобразовательное устройство
US10965227B2 (en) Electric motor
Arof et al. Series motor four quadrants drive Dc chopper part2: Driving and reverse mode with direct current control
Sriram et al. Speed control of BLDC motor using fuzzy logic controller based on sensorless technique
JP2018046678A (ja) モータの制御装置
Sobczynski A concept of a power electronic converter for a BLDC motor drive system in aviation
JP2014110753A (ja) モータ駆動制御装置、モータ駆動制御方法及びそれを用いたモータ
Goto et al. Model prediction based instantaneous torque control of switched reluctance motor
Dewi et al. The Impact of SRM Rotor Speed on Regenerative Braking to Optimize the Performance
Bogusz et al. The impact of parameter control on the characteristics of switched reluctance motor designed for small electric vehicle drive
RU2540319C2 (ru) Вентильно-индукторный электропривод с экстремальным режимом работы
Das et al. Reverse Regeneration Technique of BLDC Motor for Capacitor Charging
JP2019146405A (ja) モータ制御装置及びモータ制御方法
Vivek et al. Switched Reluctance Motor Actuator Based On Current Source Converter for Automotive Throttle Control
CN104702166A (zh) 无刷电机控制系统

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant