KR102506089B1 - Motor control apparatus for alternating freewheeling and control method of alternating freewheeling for motor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치 및 모터의 교번 프리휠링 제어 방법에 관한 것으로, 풀 브릿지 회로를 구성하여 모터를 구동시키는 4개의 스위칭 소자, 각각의 스위칭 소자의 통전을 제어하는 4개의 신호(A, A`, B, B`)를 생성하는 신호 생성부 및 신호 생성부에서 출력된 신호를 각각의 스위칭 소자로 분배하는 출력 분배부를 포함하고, 상기 A` 신호는 상기 A 신호의 반전 신호이고, 상기 B` 신호는 상기 B 신호의 반전 신호이며, 상기 신호 생성부는, 상기 A 신호 및 상기 B 신호가 하이(high)인 하이 프리휠링 동작 상태, 상기 A 신호 및 상기 B` 신호가 하이인 모터 온 동작 상태, 및 상기 A` 신호 및 상기 B` 신호가 하이인 로우 프리휠링 동작 상태 중 하나로 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a motor control device for alternating freewheeling and a method for controlling alternating freewheeling of a motor, comprising four switching elements for driving a motor by configuring a full bridge circuit, and four signals for controlling energization of each switching element. A signal generator for generating (A, A`, B, B`) and an output divider for distributing signals output from the signal generator to respective switching elements, wherein the A` signal is an inverted signal of the A signal. And, the B` signal is an inverted signal of the B signal, and the signal generator is in a high freewheeling operation state in which the A signal and the B signal are high, and the A signal and the B` signal are high. It is characterized in that a signal is generated in one of a motor-on operating state and a low freewheeling operating state in which the signal A′ and the signal B′ are high.
Description
본 발명은 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치 및 모터의 교번 프리휠링 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 풀 브릿지 회로를 이용하여 모터를 제어하는 장치에 있어서 교번 프리휠링을 구현하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a motor control device for alternating freewheeling and a method for controlling alternating freewheeling of a motor, and more particularly, to a technique for implementing alternating freewheeling in a device for controlling a motor using a full bridge circuit. .
차량 부품의 전장화가 가속화됨에 따라, 많은 기계적 장치가 모터를 통해 제어되는 장치로 전환되고 있다.As the electrification of vehicle parts accelerates, many mechanical devices are being converted into devices controlled by motors.
이러한 모터 중 BLDC 모터와 같이 스위칭 소자를 이용하여 제어되는 모터의 경우 2개의 FET를 이용한 하프 브릿지 회로 또는 4개의 FET를 이용한 풀 브릿지 회로를 통해 모터의 구동을 제어하는 것이 일반적이다.Among these motors, in the case of a motor controlled using a switching element such as a BLDC motor, it is common to control the driving of the motor through a half-bridge circuit using two FETs or a full bridge circuit using four FETs.
또한 모터를 PWM(pulse width modulation) 등의 방식으로 제어할 때, 모터가 오프(off)되는 동안에 프리휠링 제어를 수행하게 된다. 이러한 프리휠링 동작은 주로 프리휠링용 다이오드를 이용하여 수행되는 것이 보통이나, 다이오드를 사용하지 않고 브릿지 회로의 FET를 통해서 프리휠링 동작을 수행할 수도 있다.In addition, when the motor is controlled by a method such as pulse width modulation (PWM), freewheeling control is performed while the motor is turned off. Although such a freewheeling operation is usually performed using a freewheeling diode, the freewheeling operation may be performed through an FET of a bridge circuit without using a diode.
그러나, 종래의 프리휠링 제어 방식의 경우 프리휠링에 참여하는 FET가 고정되어 있어 FET 간 통전 시간에 많은 불균형이 발생하여 문제가 될 수 있다.However, in the case of the conventional freewheeling control method, since FETs participating in freewheeling are fixed, a lot of imbalance occurs in the conduction time between FETs, which can be a problem.
한편 본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2016-0018752호(2016.02.17)에 개시되어 있다. Meanwhile, the background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2016-0018752 (2016.02.17).
본 발명은 상기와 같은 종래의 모터 프리휠링 제어 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스위칭 소자의 통전 제어를 통해 스위칭 소자 간의 통전 불균형을 줄일 수 있도록 하는 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치 및 모터의 교번 프리휠링 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problems of the conventional motor freewheeling control technology as described above, and a motor control device for alternating freewheeling and alternating motors that can reduce energization imbalance between switching elements through energization control of switching elements An object thereof is to provide a freewheeling control method.
본 발명에 따른 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치는 풀 브릿지 회로를 구성하여 모터를 구동시키는 4개의 스위칭 소자; 각각의 스위칭 소자의 통전을 제어하는 4개의 신호(A, A`, B, B`)를 생성하는 신호 생성부; 및 상기 신호 생성부에서 출력된 신호를 각각의 스위칭 소자로 분배하는 출력 분배부;를 포함하고, 상기 A` 신호는 상기 A 신호의 반전 신호이고, 상기 B` 신호는 상기 B 신호의 반전 신호이며, 상기 신호 생성부는, 상기 A 신호 및 상기 B 신호가 하이(high)인 하이 프리휠링 동작 상태, 상기 A 신호 및 상기 B` 신호가 하이인 모터 온 동작 상태, 및 상기 A` 신호 및 상기 B` 신호가 하이인 로우 프리휠링 동작 상태 중 하나로 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.A motor control device for alternating freewheeling according to the present invention comprises four switching elements for driving a motor by configuring a full bridge circuit; a signal generator for generating four signals (A, A', B, B') for controlling the conduction of each switching element; and an output distributor for distributing the signal output from the signal generator to each switching element, wherein the A` signal is an inverted signal of the A signal, and the B` signal is an inverted signal of the B signal. , the signal generating unit, a high freewheeling operating state in which the A signal and the B signal are high, a motor-on operating state in which the A signal and the B′ signal are high, and the A′ signal and the B′ signal and generating a signal in one of the low freewheeling operating states in which the signal is high.
본 발명에서 상기 신호 생성부는, 상기 A 신호와 상기 B 신호를 각각 출력하는 2개의 타이머; 및 각각의 타이머에서 출력되는 신호의 상반전 신호를 각각 생성하는 2개의 상반전부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the signal generation unit, two timers for outputting the A signal and the B signal, respectively; and two phase reversal units respectively generating phase inversion signals of signals output from each timer.
본 발명에서 상기 2개의 타이머는, 서로 동기화되며, 삼각파 형태의 타이머 값이, 각각의 타이머에 대한 제어값 이상인지 여부에 따라 하이 신호 또는 로우 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the two timers are synchronized with each other, and a high signal or a low signal is output according to whether a timer value in the form of a triangular wave is greater than or equal to a control value for each timer.
본 발명에 따른 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치는 상기 각각의 타이머에 대한 제어값을 상기 신호 생성부에 인가하여 상기 모터의 동작 듀티를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The motor control apparatus for alternating freewheeling according to the present invention may further include a controller for controlling the operation duty of the motor by applying the control value for each of the timers to the signal generator.
본 발명에서 상기 신호 생성부는, 상기 4개의 신호 각각에 대한 상지연을 인가하는 4개의 상지연부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the signal generator may include four phase delay units for applying phase delays to each of the four signals.
본 발명에서 상기 출력 분배부는, 상기 모터의 방향 전환 시, 상기 A 신호와 상기 B 신호를 서로 스위칭하고, 상기 A` 신호와 상기 B` 신호를 서로 스위칭하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the output distribution unit is characterized in that when the direction of the motor is changed, the A signal and the B signal are switched to each other, and the A' signal and the B' signal are switched to each other.
본 발명에서 상기 출력 분배부는, 상기 2개의 타이머의 타이머 값의 최댓값 또는 최솟값 지점에서 신호의 스위칭을 수행하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the output distribution unit is characterized in that it performs signal switching at the point of the maximum value or minimum value of the timer values of the two timers.
본 발명에 따른 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치는 상기 2개의 타이머와 동기화되고, 상기 최댓값 또는 최솟값 지점에서 트리거 신호를 발생시키는 타이머;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The motor control device for alternating freewheeling according to the present invention is characterized by further comprising a timer synchronized with the two timers and generating a trigger signal at the maximum value or minimum value.
본 발명에 따른 모터의 교번 프리휠링 제어 방법은, 풀 브릿지 회로를 구성하는 4개의 스위칭 소자에 의해 구동되는 모터의 교번 프리휠링 제어 방법으로서, 제1 스위칭 소자 및 제3 스위칭 소자를 통전시켜 하이 프리휠링을 수행하는 단계; 상기 제1 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소자를 통전시켜 상기 모터를 구동하는 단계; 제2 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자를 통전시켜 로우 프리휠링을 수행하는 단계; 및 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자를 통전시켜 상기 모터를 구동하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method for controlling the alternating freewheeling of a motor according to the present invention is a method for controlling the alternating freewheeling of a motor driven by four switching elements constituting a full bridge circuit. performing wheeling; driving the motor by energizing the first switching element and the fourth switching element; performing low freewheeling by energizing the second switching element and the fourth switching element; and driving the motor by energizing the first switching element and the fourth switching element.
본 발명에 따른 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치 및 모터의 교번 프리휠링 제어 방법은 서로 다른 스위칭 소자 쌍을 통전시키는 하이 프리휠링과 로우 프리휠링을 교대로 수행함으로써, 스위칭 소자 간의 통전 시간을 분배할 수 있도록 하는 효과가 있다.A motor control device for alternating freewheeling and a method for controlling alternating freewheeling of a motor according to the present invention distributes the energization time between switching elements by alternately performing high freewheeling and low freewheeling for energizing different pairs of switching elements. has the effect of enabling
또한 본 발명에 따른 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치 및 모터의 교번 프리휠링 제어 방법은 차량에 사용되는 MCU에서 제공하는 하드웨어 자원만을 이용하여 구현할 수 있도록 함으로써, 별도의 리소스를 요구하지 않을 수 있도록 한다는 효과가 있다.In addition, the motor control device for alternating freewheeling and the method for controlling alternating freewheeling of a motor according to the present invention can be implemented using only hardware resources provided by an MCU used in a vehicle, so that no additional resources are required. It works.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치의 구성을 나타낸 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치의 신호 생성부의 구성을 나타낸 예시도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치의 제어 신호를 생성하는 방식을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치의 모터 제어 동작을 나타낸 예시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치의 제어 신호를 지연 생성하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치의 구성을 나타낸 블록구성도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 교번 프리휠링 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a motor control device for alternating freewheeling according to an embodiment of the present invention.
2 is an exemplary view showing the configuration of a signal generation unit of a motor control device for alternating freewheeling according to an embodiment of the present invention.
3 to 5 are exemplary diagrams for explaining a method of generating a control signal of a motor control device for alternate freewheeling according to an embodiment of the present invention.
6 is an exemplary diagram illustrating a motor control operation of the motor control device for alternate freewheeling according to an embodiment of the present invention.
7 is an exemplary diagram for explaining delay generation of a control signal of a motor control device for alternate freewheeling according to an embodiment of the present invention.
8 is a block diagram showing the configuration of a motor control device for alternate freewheeling according to another embodiment of the present invention.
9 is a flowchart illustrating a method for controlling alternating freewheeling of a motor according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치 및 모터의 교번 프리휠링 제어 방법의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, an embodiment of a motor control device for alternating freewheeling and a method for controlling alternating freewheeling of a motor according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or operator. Therefore, definitions of these terms will have to be made based on the content throughout this specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치의 구성을 나타낸 블록구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치의 신호 생성부의 구성을 나타낸 예시도이며, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치의 제어 신호를 생성하는 방식을 설명하기 위한 예시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치의 모터 제어 동작을 나타낸 예시도이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치의 제어 신호를 지연 생성하는 것을 설명하기 위한 예시도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치의 구성을 나타낸 블록구성도로서, 이를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치를 설명하면 다음과 같다.1 is a block diagram showing the configuration of a motor control device for alternating freewheeling according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a signal generating unit of the motor control device for alternating freewheeling according to an embodiment of the present invention. 3 to 5 are exemplary diagrams for explaining a method of generating a control signal of a motor control device for alternating freewheeling according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an exemplary view showing an embodiment of the present invention. 7 is an exemplary diagram illustrating a motor control operation of the motor control device for alternating freewheeling according to an embodiment, and FIG. 7 is for explaining delayed generation of a control signal of the motor control device for alternate freewheeling according to an embodiment of the present invention. 8 is a block diagram showing the configuration of a motor control device for alternate freewheeling according to another embodiment of the present invention. Referring to this diagram, a motor control device for alternate freewheeling according to an embodiment of the present invention is shown. The explanation is as follows.
도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치는 신호 생성부(10), 출력 분배부(20), 제어부(30) 및 FET(41 ~ 44)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, a motor control device for alternating freewheeling according to an embodiment of the present invention includes a
신호 생성부(10)는 각각의 FET(41 ~ 44)의 통전을 제어하는 신호(A, A`, B, B`)를 생성할 수 있다.The
출력 분배부(20)는 신호 생성부(10)에서 출력된 신호를 각각의 FET(41 ~ 44)로 분배해주되, 모터의 방향 전환이 필요한 경우에 FET1(41)과 FET3(43)에 입력되는 신호의 스위칭(즉, A, B 신호의 스위칭)과 FET2(42)과 FET4(44)에 입력되는 신호의 스위칭(즉, A`, B` 신호의 스위칭)이 이루어지도록 한다. 이를 위해 출력 분배부(20)는 먹스(MUX, 멀티플렉서) 등을 포함할 수 있다.The
제어부(30)는 프로세서 등의 장치로 구성되어 신호 생성부(10)와 출력 분배부(20)의 동작을 제어할 수 있다. 즉, 모터의 구동을 위한 듀티(duty) 제어, 방향 전환 제어 등의 제어를 위해 신호 생성부(10)와 출력 분배부(20)에 제어 신호를 인가할 수 있다.The
FET(41 ~ 44)는 풀 브릿지 회로를 구성하여 이에 연결된 모터를 구동시킬 수 있다.The FETs 41 to 44 may constitute a full bridge circuit to drive a motor connected thereto.
본 실시예에서 모터 제어를 위한 스위칭 소자로 FET를 사용하는 것으로 설명하였으나, 이와 동등한 기능을 수행할 수 있는 다른 스위칭 소자가 사용될 수도 있다.In this embodiment, it has been described that the FET is used as a switching element for motor control, but other switching elements capable of performing the same function may be used.
한편 모터의 구동을 위한 듀티 제어, 방향 전환 제어 등의 기본적인 제어는 각 장치의 특성에 맞춰 구현되는 것으로, 본 발명의 기술분야에서 이미 널리 사용되는 것이므로, 본 발명에서 더 자세한 설명은 생략하기로 한다.On the other hand, basic controls such as duty control and direction change control for driving the motor are implemented according to the characteristics of each device, and are already widely used in the technical field of the present invention, so detailed descriptions will be omitted in the present invention. .
도 2에 도시된 것과 같이, 신호 생성부(10)는 2개의 타이머(11, 15), 각 타이머에서 출력되는 신호의 상반전 신호를 생성하기 위한 2개의 상반전부(12, 16), 단락을 방지하기 위한 4개의 상지연부(13, 14, 17, 18)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2, the
도 3 내지 도 5는 모터의 동작 듀티가 50%인 상황에서의 제어 신호의 생성을 나타낸 것으로 이를 참조하여 2개의 타이머(11, 15)를 이용한 신호 생성을 설명하면 다음과 같다.3 to 5 show the generation of a control signal in a situation where the operating duty of the motor is 50%, and the signal generation using the two
각 타이머(11, 15)는 도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이 값이 상승하다가 최댓값에서 다시 하락하는 삼각파 형태일 수 있다. 또한 2개의 타이머(11, 15)는 동기되어 있을 수 있다.As shown in FIGS. 3 and 4 , each of the
각 타이머(11, 15)는 기준이 되는 제어값 이하의 값인 경우에 하이 신호를 출력하도록 구성될 수 있다. 또는 설계에 따라 제어값 이하의 값인 경우에 로우 신호를 출력하도록 구성될 수도 있으며, 본 실시예에서는 제어값 이하의 값인 경우에 하이 신호를 출력하는 경우로 가정하여 설명하기로 한다.Each of the
이때 비교의 기준이 되는 제어값은 제어부(30)에서 전달될 수 있으며, 이러한 제어값을 조정하여 모터에 인가되는 듀티를 조절할 수 있다.At this time, a control value serving as a reference for comparison may be transmitted from the
모터의 동작 듀티가 50%인 상황에서는 타이머A(11)의 제어값이 최대값의 75%이고, 타이머B(15)의 제어값이 최대값의 25%일 수 있으며, 이에 따라 타이머A(11)에서 A 신호가 출력되고, 타이머B(15)에서 B 신호가 출력될 수 있다.In a situation where the operating duty of the motor is 50%, the control value of Timer A (11) may be 75% of the maximum value, and the control value of Timer B (15) may be 25% of the maximum value. ), signal A may be output, and signal B may be output from
각각의 타이머(11, 15)마다 하나씩 구비된 상반전부(12, 16)에 의해 A 신호의 상반전 신호인 A` 신호와 B 신호의 상반전 신호인 B` 신호가 출력될 수 있다.A' signal, which is a phase inversion signal of signal A, and signal B', which is a phase inversion signal of signal B, can be output by the phase
이에 따라 A, A`, B, B` 신호는 도 5에 도시된 것과 같은 형태를 지닐 수 있다.Accordingly, signals A, A', B, and B' may have a form as shown in FIG. 5 .
상지연부(13, 14, 17, 18) 동작을 생략하면, 모터의 정방향 회전 시, A, A`, B, B` 신호는 각각 FET1 ~ FET4(41 - 44)에 순서대로 인가된다.If the operation of the
이러한 경우 도 6을 참조하여 모터의 동작을 살펴보면, A, B 신호가 하이인 구간에서는 FET1(41), FET3(43)이 통전되므로, 하이 사이드의 FET를 이용한 프리휠링 동작이 구현된다.In this case, looking at the operation of the motor with reference to FIG. 6, since the FET1 (41) and the FET3 (43) are energized in the period where the A and B signals are high, a freewheeling operation using the high-side FET is implemented.
다음으로, A, B` 신호가 하이인 구간에서는 FET1(41), FET4(44)가 통전되므로, 모터에 전력이 인가되는 온 상태가 된다.Next, since the FET1 (41) and the FET4 (44) are energized during the period in which the A and B′ signals are high, power is applied to the motor and becomes an on state.
또한 A`, B` 신호가 하이인 구간에서는 FET2(42), FET4(44)가 통전되므로, 로우 사이드의 FET를 이용한 프리휠링 동작이 구현된다.In addition, since the FET2 (42) and the FET4 (44) are energized in the period where the A' and B' signals are high, a freewheeling operation using a low-side FET is implemented.
이에 따라 50 % 듀티를 기준으로 FET1(41)은 75%, FET2(42), FET(43)은 25%, FET4(44)는 50%로 통전 시간을 분배할 수 있다. 이는 종래의 하이 프리휠링만을 이용하는 방식 대비 FET의 통전 시간을 고르게 분배시킬 수 있다.Accordingly, based on the 50% duty, FET1 (41) can distribute the conduction time as 75%, FET2 (42) and FET (43) as 25%, and FET4 (44) as 50%. This can evenly distribute the conduction time of the FETs compared to the conventional method using only high freewheeling.
상지연부(13, 14, 17, 18)는 단락을 방지할 수 있도록 신호를 지연시킬 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 것과 같이, A 신호와 A' 신호에 대해 ON -> 로우 프리휠링, 로우 프리휠링 -> ON 상태 천이 사이에 각각 FET1(41), FET2(42)가 통전되어 단락될 가능성이 존재한다.The
이에 따라 ON -> 로우 프리휠링 상태 천이에서는 A` 신호에 상지연을 인가하고, 로우 프리휠링 -> ON 상태 천이에서는 A 신호에 상지연을 인가하여 단락을 방지할 수 있다.Accordingly, it is possible to prevent a short circuit by applying a phase delay to the signal A′ in the ON-> low freewheeling state transition and applying a phase delay to the A signal in the low freewheeling->ON state transition.
이와 유사하게, B 신호와 B' 신호에 대해 하이 프리휠링 -> ON, ON -> 하이 프리휠링 상태 천이 사이에 각각 FET3(43), FET4(44)가 통전되어 단락될 가능성이 존재한다.Similarly, there is a possibility that FET3 (43) and FET4 (44) are energized and short-circuited between high freewheeling -> ON and ON -> high freewheeling state transitions for the B signal and the B' signal.
이에 따라 하이 프리휠링 -> ON 상태 천이에서는 B` 신호에 상지연을 인가하고, ON -> 하이 프리휠링 상태 천이에서는 B 신호에 상지연을 인가하여 단락을 방지할 수 있다.Accordingly, it is possible to prevent a short circuit by applying a phase delay to signal B' in the high freewheeling -> ON state transition and applying a phase delay to the B signal in the ON -> high freewheeling state transition.
이를 위해, 상지연부(13, 14, 17, 18)는 신호가 로우에서 하이로 변경될 때 상지연이 인가되도록 구성될 수 있다.To this end, the
한편 전술한 것과 같이, 출력 분배부(20)는 모터의 방향 제어 등을 수행하기 위해 신호 생성부(10)에서 출력된 신호의 분배를 변환해줄 수 있다. 그런데 이러한 변환의 경우에도 각각의 FET(41 ~ 44)의 통전 여부에 따라 단락이 발생할 가능성이 있다.Meanwhile, as described above, the
이에 따라 단락을 방지하기 위해 출력 분배부(20)는 출력 신호의 스위칭을 특정 상태에서만 수행하도록 구성될 수 있다.Accordingly, in order to prevent a short circuit, the
예를 들어, 출력 분배부(20)는 타이머(11, 15)의 최댓값과 최솟값 지점에서 신호를 스위칭시킬 수 있도록 구성될 수 있다.For example, the
이를 위해 출력 분배부(20)는 타이머(11, 15)의 최댓값과 최솟값 지점에서 발생되는 트리거 신호를 입력받도록 구성될 수 있다. 이러한 트리거 신호는 제어부(30)로부터 입력될 수 있다.To this end, the
다만 일부 하드웨어 사양에서 출력 분배부(20)가 타이머(11, 15)의 최댓값과 최솟값 지점에 대한 정보를 입력받지 못할 수도 있으므로, 도 8에 도시된 실시예와 같이 타이머A(11), 타이머B(15)와 동기화된 타이머C(50)를 더 구비하고, 이러한 타이머C(50)가 최댓값과 최솟값 지점에서 트리거를 발생시키도록 구성될 수 있다.However, in some hardware specifications, since the
이와 같은 신호 생성부(10), 출력 분배부(20), 제어부(30), 타이머C(50) 등의 구성은 차량에 탑재되는 MCU의 하드웨어 지원 사양으로 구현될 수 있으므로, 추가적인 리소스가 필요하지 않을 수 있다.Configurations such as the
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 교번 프리휠링 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating a method for controlling alternating freewheeling of a motor according to an embodiment of the present invention.
도 9에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 교번 프리휠링 제어 방법은 FET1(41), FET3(43)을 통전시켜 하이 프리휠링을 수행하는 단계(S100), FET1(41), FET4(44)를 통전시켜 모터를 구동하는 단계(S200), FET2(42), FET4(44)를 통전시켜 로우 프리휠링을 수행하는 단계(S300), 및 FET1(41), FET4(44)를 통전시켜 모터를 구동하는 단계(S400)를 포함하되, 이들 단계를 반복 수행하는 방식으로 수행될 수 있으며, 각 단계의 구체적인 동작은 전술한 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치의 동작과 같은 방식으로 수행될 수 있다.As shown in FIG. 9, the method for controlling alternating freewheeling of a motor according to an embodiment of the present invention includes the steps of performing high freewheeling by energizing FET1 (41) and FET3 (43) (S100), FET1 (41) ), driving the motor by energizing FET4 (44) (S200), performing low freewheeling by energizing FET2 (42) and FET4 (44) (S300), and FET1 (41), FET4 (44 ) to drive the motor (S400), but these steps can be performed repeatedly, and the specific operation of each step is the same as the operation of the motor control device for alternating freewheeling described above. can be performed with
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but this is only exemplary, and those skilled in the art can make various modifications and equivalent other embodiments. will understand Therefore, the technical protection scope of the present invention should be determined by the claims below.
10: 신호 생성부
11, 15, 50: 타이머
12, 16: 상반전부
13, 14, 17, 18: 상지연부
20: 출력 분배부
30: 제어부
41, 42, 43, 44: FET10: signal generator
11, 15, 50: timer
12, 16: first half
13, 14, 17, 18: upper limb part
20: output distribution unit
30: control unit
41, 42, 43, 44: FET
Claims (9)
각각의 스위칭 소자의 통전을 제어하는 4개의 신호(A, A`, B, B`)를 생성하는 신호 생성부; 및
상기 신호 생성부에서 출력된 신호를 각각의 스위칭 소자로 분배하는 출력 분배부;를 포함하고,
상기 A` 신호는 상기 A 신호의 반전 신호이고, 상기 B` 신호는 상기 B 신호의 반전 신호이며,
상기 신호 생성부는, 상기 A 신호 및 상기 B 신호가 하이(high)인 하이 프리휠링 동작 상태, 상기 A 신호 및 상기 B` 신호가 하이인 모터 온 동작 상태, 및 상기 A` 신호 및 상기 B` 신호가 하이인 로우 프리휠링 동작 상태 중 하나로 신호를 생성하되, 상기 하이 프리휠링 동작 상태, 상기 모터 온 동작 상태, 상기 로우 프리휠링 동작 상태 및 상기 모터 온 동작 상태의 순서로 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치.
Four switching elements configured to drive a motor by configuring a full bridge circuit;
a signal generator for generating four signals (A, A', B, B') for controlling the conduction of each switching element; and
An output distribution unit for distributing the signal output from the signal generation unit to each switching element,
The A′ signal is an inverted signal of the A signal, and the B′ signal is an inverted signal of the B signal;
The signal generating unit may include a high freewheeling operation state in which the A signal and the B signal are high, a motor-on operation state in which the A signal and the B' signal are high, and the A' signal and the B' signal. Generating a signal in one of the low freewheeling operating states in which is high, wherein the signal is generated in the order of the high freewheeling operating state, the motor-on operating state, the low freewheeling operating state, and the motor-on operating state. Motor control unit for alternating freewheeling.
상기 신호 생성부는,
상기 A 신호와 상기 B 신호를 각각 출력하는 2개의 타이머; 및
각각의 타이머에서 출력되는 신호의 상반전 신호를 각각 생성하는 2개의 상반전부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치.
According to claim 1,
The signal generator,
two timers respectively outputting the A signal and the B signal; and
A motor control device for alternating freewheeling, characterized in that it comprises: two phase-reversal units each generating a phase-reversal signal of a signal output from each timer.
상기 2개의 타이머는, 서로 동기화되며, 삼각파 형태의 타이머 값이, 각각의 타이머에 대한 제어값 이상인지 여부에 따라 하이 신호 또는 로우 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치.
According to claim 2,
The two timers are synchronized with each other and output a high signal or a low signal depending on whether the timer value in the form of a triangular wave is greater than or equal to the control value for each timer.
상기 각각의 타이머에 대한 제어값을 상기 신호 생성부에 인가하여 상기 모터의 동작 듀티를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치.
According to claim 3,
and a control unit controlling the operation duty of the motor by applying the control value for each of the timers to the signal generator.
상기 신호 생성부는,
상기 4개의 신호 각각에 대한 상지연을 인가하는 4개의 상지연부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치.
According to claim 1,
The signal generator,
A motor control device for alternating freewheeling comprising: four phase delay units for applying a phase delay to each of the four signals.
상기 출력 분배부는, 상기 모터의 방향 전환 시, 상기 A 신호와 상기 B 신호를 서로 스위칭하고, 상기 A` 신호와 상기 B` 신호를 서로 스위칭하는 것을 특징으로 하는 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치.
According to claim 2,
Wherein the output distribution unit switches the A signal and the B signal to each other, and switches the A' signal and the B' signal to each other when the direction of the motor is changed.
상기 출력 분배부는, 상기 2개의 타이머의 타이머 값의 최댓값 또는 최솟값 지점에서 신호의 스위칭을 수행하는 것을 특징으로 하는 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치.
According to claim 6,
The motor control device for alternating freewheeling, characterized in that the output distribution unit performs switching of signals at the maximum or minimum value of the timer values of the two timers.
상기 2개의 타이머와 동기화되고, 상기 최댓값 또는 최솟값 지점에서 트리거 신호를 발생시키는 타이머;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교번 프리휠링을 위한 모터 제어 장치.
According to claim 7,
A motor control device for alternating freewheeling, characterized in that it further comprises; a timer synchronized with the two timers and generating a trigger signal at the maximum value or minimum value point.
제1 스위칭 소자 및 제3 스위칭 소자를 통전시켜 하이 프리휠링을 수행하는 단계;
상기 제1 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소자를 통전시켜 상기 모터를 구동하는 단계;
제2 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자를 통전시켜 로우 프리휠링을 수행하는 단계; 및
상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자를 통전시켜 상기 모터를 구동하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 교번 프리휠링 제어 방법.A method for controlling alternating freewheeling of a motor driven by four switching elements constituting a full bridge circuit,
performing high freewheeling by energizing the first switching element and the third switching element;
driving the motor by energizing the first switching element and the fourth switching element;
performing low freewheeling by energizing the second switching element and the fourth switching element; and
and driving the motor by energizing the first switching element and the fourth switching element.
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