KR19980026737A - 모터구동 제어방법 - Google Patents

Abstract

고속회전하는 모터로의 전원공급을 급속차단하는 경우 발생되는 역기전력에 의해 모터에 전원을 공급하는 전원공급 장치 등의 손상을 방지하기 위한 모터구동 제어방법에 관한 것으로서, 정전압 회로 또는 방전회로 등 별도의 부가장치 없이 펄스폭 변조신호를 이용하여 모터 회전속도를 제어하고 과전류가 감지되면 고속회전중인 모터를 일정시간 저속구동 시킨후 정지시켜 역기전력에 의한 전압상승을 억제하므로 제품을 로-코스트화할 수 있고 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

모터구동 제어방법

본 발명은 모터구동 제어방법에 관한 것으로서 특히, 급속한 모터정지에 의한 역기전력 생성을 최소화할 수 있는 모터구동 제어방법에 관한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 일예로써 세탁기의 모터구동 제어장치를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 기술에 따른 일예로써 세탁기의 모터구동 제어장치를 나타낸 블록도이다.

종래 기술에 따른 일예로써 세탁기의 모터구동 제어장치는 도 1에 나타낸 바와 같이, 교류전원을 인가받아 동작전원을 변환하는 정류기(11)와, 상기 정류기(11)의 동작전원을 인가받아 3상 구동전류를 출력하는 인버터(12)와, 상기 인버터(12)의 구동전류를 인가받아 구동하는 모터(13)와, 상기 모터(13)의 회전속도를 감지하는 속도감지부(14)와, 상기 인버터(12)로부터 과전류를 감지하는 과전류 감지부(15)와, 상기 속도감지부(14)의 감지값과 상기 과전류 감지부(15)의 감지값에 따라 제어신호를 출력하여 모터(13)의 구동을 제어하는 마이컴(16)과, 상기 마이컴(16)의 제어신호에 따라 상기 모터(13)의 속도가 가변되도록 상기 인버터(12)에 속도지령을 출력하는 속도제어부(17)와, 상기 인버터(12) 양단간의 전압을 감지하는 전압감지부(18)와, 상기 전압감지부(18)의 감지값과 기준전압(19)을 비교하는 비교기(20) 및 상기 비교기(20)의 출력신호에 따라 상기 모터(13)의 과부하를 방전시키는 방전회로부(22)를 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성된 종래 기술에 따른 세탁기의 모터구동 제어동작을 살펴보면 다음과 같다.

마이컴(16)은 세탁, 헹굼 등의 세탁행정 수행을 위해 모터(13)를 구동시키고 그 속도를 제어하기 위하여 속도제어부(17)에 제어신호를 인가한다.

이때, 제어신호로 펄스폭 변조신호(이하 PWM 신호)를 사용한다.

이어서, 속도제어부(17)은 PWM 신호에 따라 상기 모터(13)가 세탁행정에 알맞는 회전속도로 구동되도록 속도지령을 인버터(12)로 출력한다.

이때, 속도감지부(14)는 상기 모터(13)의 회전속도를 감지하여 그 감지값을 마이컴(16)에 인가하고 과전류 감지부(15)는 인버터(12)에 과전류가 인가되는지 여부를 감지하여 그 감지값을 마이컴(16)에 인가한다.

그리고, 세탁행정 수행도중 시스템의 이상이 발견되거나 상기 과전류 감지부(15)에서 과전류를 감지할 경우 마이컴(16)은 모터(13)의 구동을 정지시키기 위해 속도제어부(17)로의 PWM 신호인가를 중단시킨다.

따라서, 속도제어부(17)는 인버터(12)로 '0'레벨의 속도지령을 인가하여 모터(13)로의 구동전원 인가를 차단한다.

이때, 모터(13)는 공급전원이 없더라도 회전하던 여력에 의해 바로 정지하지 못하여 일정시간 계속 회전하고 그로 의해 역기전류가 발생하여 인버터(12)에 인가되므로 상기 인버터(12) 양단에는 급격한 전압상승이 발생한다.

따라서, 전압감지부(18)가 감지한 전압은 세탁기 정상동작시 상기 인버터(12) 양단간의 전압 즉, 기준전압(19) 보다 크므로 비교기(20)는 이에 따른 신호를 방전회로부(21)에 출력하고 방전회로부(21)는 상기 급격한 전압상승에 의한 과부하를 방전시켜 인버터(12) 양단간의 급격한 전압상승으로 인한 자기손상을 방지한다.

도 2는 종래 기술에 따른 일예로써 세탁기의 모터구동 제어방법을 나타낸 플로우챠트이다.

종래 기술에 따른 일예로써 세탁기의 모터구동 제어방법은 다음과 같다.

세탁기의 세탁행정 관련동작을 수행하기 위해 마이컴(16)은 속도제어부(17)에 제어신호를 인가하여 모터(13)를 구동시킨다(S100).

이어서, 상기 모터(13)가 구동되는 동안 그 회전속도를 속도감지부(14)가 감지하고 그 감지값을 마이컴(16)에 인가한다(S101).

이때, 마이컴(16)은 모터 회전속도를 현재 수행중이거나 앞으로 수행해야할 세탁행정 관련동작에 맞는 속도로 조절하기 위해 속도제어부(17)에 제어신호, 즉, PWM 신호를 인가한다.

그리고, 과전류 감지부(15)에서 과전류가 감지되는지 여부를 판단하여(S102) 과전류가 감지될 때까지 바로 모터(13)에 공급되는 전원을 차단시킨다(S103).

이어서, 급속한 모터(13) 구동전원 차단에 의해 역기전력이 발생하고 이를 전압감지부(18)가 감지하면 비교기(20)는 기준전압(19)과 비교하여 전압감지부(18)에서 감지된 전압이 기준전압(19)보다 클 경우 방전회로부(21)의 방전저항을 통해 역기 전력에 의한 과부하를 방전시킨다.

종래의 기술에 따른 일예로서 세탁기의 모터구동 제어방법은 역기전력에 의한 전압상승을 방지하기 위하여 전압감지부, 비교기 등으로 구서된 정전압 회로와 방전회로를 사용하므로 첫째, 전체적인 구성소자의 수가 많아서 생산성이 저하되고 제조원가가 상승하는 문제점이 있다.

둘째, 전체적인 구성이 복잡하고 전원을 제어하므로 노이즈(Noise)가 많이 발생하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서 본 발명의 목적은 방전회로 및 정전압 회로없이 PWM 신호를 이용하여 역기전력에 의한 과부하를 방지할 수 있는 모터구동 제어방법을 제공함에 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 일예로써 세탁기의 모터구동 제어장치를 나타낸 블럭도.

도 2는 종래 기술에 따른 일례로써 세탁기의 모터구동 제어방법을 나타낸 플로우챠트.

도 3은 본 발명에 따른 일예로써 세탁기의 모터구동 제어장치를 나타낸 블록도.

도 4는 본 발명에 따른 일예로써 세탁기의 모터구동 제어방법을 나타낸 플로우챠트.

도 5a 및 도 5b는 종래 기술 및 본 발명에 따른 PWM 신호의 변화를 나타낸 파형도.

도 6a 및 도 6b는 도 5a 및 도 5b의 PWM 파형에 따른 속도지령의 변화를 나타낸 파형도.

도 7은 본 발명에 따른 일예로써 세탁기의 모터구동 제어장치의 PWM 신호에 따른 역기전력의 흐름을 나타낸 개략회로도이고,

도 8a 및 도 8b는 종래 기술 및 본 발명에 따른 DC-링크전압의 변화를 나타낸 파형도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

31 : 정류기32 : 인버터

33 : 모터34 : 속도감지부

35 : 과전류 감지부36 : 마이컴

37 : 속도제어부

본 발명에 따른 모터구동 제어방법은 시스템의 이상 또는 과전류가 감지됐을 때 고속회전중인 모터를 일정시간 저속 구동시킨후 정지시킴을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 일예로써 세탁기의 모터구동 제어방법을 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 일예로써 세탁기의 모터구동 제어장치를 나타낸 블록도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 일예로써 세탁기의 모터구동 제어장치는 도 1의 종래의 기술에 따른 세탁기의 모터구동 제어장치에서 전압감지부(18), 기준전압(19), 비교기(20) 및 방전회로부(21)가 생략되고 그 이외의 구성 및 동작은 종래 기술에 따른 세탁기의 모터구동 제어장치와 같으므로 생략한다.

도 4는 본 발명에 따른 일예로써 세탁기의 모터구동 제어방법을 나타낸 플로우챠트, 도 5a 및 도 5b는 종래 기술 및 본 발명에 따른 PWM 신호의 변화를 나타낸 파형도, 도 6a 및 도 6b는 도 5a 및 도 5b의 PWM 파형에 따른 속도지령의 변화를 나타낸 파형도, 도 7은 본 발명에 따른 일예로써 세탁기의 모터구동 제어장치의 PWM 신호에 다른 역기전력의 흐름을 나타낸 개략회로도이고, 도 8a 및 도 8b는 종래 기술 및 본 발명에 다른 DC-링크전압의 변화를 나타낸 파형도이다.

다음으로, 본 발명에 따른 일예로써 세탁기의 모터구동 제어방법을 도 4를 참조하여 설명한다.

세탁행정 관련동작을 수행하라는 명령이 인가되면 그 세탁행정 관련동작에 따라 적절한 속도로 모터(33)를 구동시키기 위해 마이컴(36)은 PWM 신호를 속도제어부(37)에 인가하고 속도제어부(37)는 PWM 신호에 따라 속도지령을 인가하여 적절한 속도로 모터(33)를 구동시킨다(S200).

이어서, 모터(33) 회전속도를 속도감지부(34)가 감지하여 그 감지값을 상기 마이컴(36)에 인가하고(S201) 마이컴(36)은 상기 감지값에 따라 수행중이거나 수행해야할 세탁행정에 맞도록 모터의 회전속도를 제어하기 위해 속도제어부(37)에 PWM 신호를 인가한다.

그리고, 과전류 감지부(35)에서 과전류가 감지되는지 여부를 판단하여(S202)과전류가 감지될때는 모터(33)로의 구동전원 공급을 차단해야 하는데 현재 구동중인 모터(33)의 회전속도에 따라 차단해야할 시기가 다르므로 현재 구동중인 모터(33)의 회전속도와 설정속도를 비교한다(S203).

이때, 설정속도는 모터(33)에 공급되는 구동전원을 급속차단할 때 생성되는 역기전류가 기기손상에 영향을 끼치지 않을 정도의 모터(33) 회전속도이다.

이어서, 현재 구동중인 모터(33)의 회전속도가 설정속도 미만일때는 속도제어부(37)로의 PWM 신호인가를 차단하여 모터(33)로 공급되는 구동전원을 차단하고 상기 모터(33)를 정지시킨다(S205).

이때, 모터(33)의 속도제어는 PWM 신호에 의해 이루어지는데 먼저 PWM 신호의 온-듀티(On-Duty)에 대해 알아본다.

PWM 신호의 온-듀티는 클럭펄스의 한주기 동안 PWM 신호가 발생되는 비율이다.

예를들어, 온-듀티가 100일 경우는 PWM 신호가 클럭펄스의 한주기 동안 계속 발생되는 것이고 온-듀티가 0일 경우는 PWM 신호가 클럭펄스의 한주기 동안 전혀 발생되지 않는 것이다.

따라서, 도 5a와 같이 종래의 기술에서는 과전류가 감지되면 PWM 신호의 온-듀티를 0으로 급속히 변화시키므로 도 6a와 같이 모터(33)로 인가되는 속도지령도 '0'레벨로 되고 모터(33)로의 전원공급 역시 급속히 차단되어 역기전력이 발생하고 도 1의 설명에서 나타낸 바와 같이 비교기(20), 방전회로부(21) 등으로 역기전력에 의한 과부하를 해결하였다.

반면에, 현재 구동중인 모터(33)의 회전속도와 설정속도를 비교하여(S203) 상기 현재 구동중인 모터(33)의 회전속도가 설정속도 이상일때는 PWM 신호를 이용하여 모터(33)를 저속 구동시킨다(S205).

즉, 도 5b와 같이 PWM 신호의 온-듀티를 알고 10∼20 정도로 변화시키므로 도 6b와 같이 모터(33)로 인가되는 속도지령도 고속지령에서 저속지령으로 변하고 모터(33)로의 전원공급 역시 급속히 차단되지 않고 저속지령 동안 저전압이 공급되어 모터(33)가 일정시간 동안 저속 구동하게 된다. 이때, 모터(33)의 회전속도는 인가되는 전압에 비례한다.

그리고, 도 7과 같이 PWM 신호읜 온-듀티가 약 10∼20정도이므로 트랜지스터(Tr₁)가 일정주기로 '온', '오프'되어 종래에는 DC-링크로 인가된 역기전류의 일부가 모터(33)로 인가된다.

따라서, 도 8a와 같이 종래에는 모터(13)로의 전원공급 시점에서 발생되는 역기전류에 의한 DC-링크전압이 큰 폭으로 상승하였으나 도 8b와 같이 본 발명에서는 모터(33)를 저속 구동시키기 시작하면서 발생되는 역기전류에 의한 DC-링크전압의 상승이 현저하게 줄어들었다.

이어서, 저속구동신호 출력후(S204) 모터(33)의 회전속도와 설정속도를 재비교하여 모터(33)의 회전속도가 설정속도 미만으로 되면 모터(33)로 공급되는 구동전원을 차단한다.

한편, 과전류 감지부(35)에서 과전류가 감지되는지 여부를 판단하여(S202) 과전류가 감지되지 않을때는 과전류 이외의 이상이 발생할 수 있으므로 현재 구동중인 모터(33)의 회전속도와 정상속도를 비교한다(S206, 207).

이때, 정상속도는 현재 진행중인 동작에 맞도록 마이컴(36)에 의해 제어되는 가변속도이다.

현재 구동중인 모터(33)의 회전속도가 정상속도일때는 모터(33) 또는 시스템이 정상이므로 모터(33)를 계속 구동시키며 속도 및 과전류 인가여부를 감지한다.

그리고 현재 구동중인 모터(33)의 회전속도가 정상속도 보다 클때는 모터(33) 또는 시스템의 이상으로 판단하고 저속제어 신호를 출력한 후 설정속도 보다 작게되면 모터(33)를 정지시킨다.

반면에, 현재 구동중인 모터(33)의 회전속도가 설정속도 미만일때도 모터(33) 또는 시스템의 이상으로 판단하고 속도제어부(37)는 마이컴(36)의 PWM 신호에 따라 모터(33)를 가속시킨다(S208).

본 발명에 따른 모터구동 제어방법은 PWM 신호를 이용 방전회로, 정전압회로 등의 부가장치 없이 모터의 속도를 제어하고 역기전력에 의한 DC-링크전압 상승을 방지하므로 첫째, 구성이 간단하여 제품의 생산성을 향상시킬 수 있고 방전회로 등 가격상승 요인이 없어지므로 제품을 로-코스트화 할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 방전회로 및 정전압회로 등이 필요없이 전체적 구성이 간단해지므로 노이즈 생성이 현저하게 줄어 신뢰성을 극대화 할 수 있는 효과가 있다.,

Claims (3)

1. 모터를 구동시키고 과속 및 과전류를 감지하는 스텝 ;

   상기 스텝에서 감지된 신호에 따라 모터를 감속시키는 스텝을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 모터구동 제어방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 과속 및 과전류를 감지하는 스텝은 정상전류 및 정상속도 미만에서 모터를 가속시키는 스텝을 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 모터구동 제어방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 과속 및 과전류를 감지하는 스텝은 과전류 및 설정속도 미만에서 모터를 정지키시는 스텝을 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 모터구동 제어방법.