KR20000049658A

KR20000049658A - 다상 양극성 병렬권선형 무정류자 직류 전동기 및 제어기

Info

Publication number: KR20000049658A
Application number: KR1020000021110A
Authority: KR
Inventors: 이경순
Original assignee: 김성곤; 주식회사 모토닉스
Priority date: 2000-04-18
Filing date: 2000-04-18
Publication date: 2000-08-05

Abstract

본 발명은다상 양극성 병렬권선형 무정류자 직류전동기 및 제어기에 관한 것이다.

일반 무정류자 DC 서비모터는 3상 영구자적 동기모터에 전력을 공급하는 PWM인버터가 영구자석 동기 모터에 인가하는 전압, 전류의 위상을 결정하는 자극위치검출기등이 기본적으로 구성되고, 여기에 속도제어를 할 경우 이를 위한 제어기와검출기, 위치 제어를할 경우 이를 위한 제어기와 검출기를 부가하여 동작 회로를 구성하는 것이 종래의 기술이었다. 이때, 3상 영구자석 동기모터의 상은 "Y"결선(도11)으로 구동되므로 어느 한 상이 파손되었을 때 결상으로 인한 동작 불능상태가 되었던 것이다.

본 발명은 이상의 문제점을 해결하고자 발명한 것으로 이의 특징은 3상 모두가 병렬로 동작하므로 3개의 상중 1개의 상만 동작되어도 모터가 안정적으로 회전이 가능하게 한 것이다.(도10)

또한, 모터의 힘이 각상으로 분활되어 부하전류를 분담하게 되므로 구동전력 제어소자(MOSFET,IGBT)의 용도도 줄일 수 있어서 종전과 같은 전력 제어소자를 가지고도 대용량 모터를 구성할 수 있게 한 것으로 이의 기술적인 과제로서 첫째 과제는 과부하를 H-브릿지(Bridge) 전력 제어소자로 높은 전류를 수용하도록 병열 제어화하는 제어시스템과 이에 병열 고정자 권선을 일치시키는 것이고, 둘째 과제는다상 무정류자 직류 모트를 제어하기 위해 펄스폭 변소(PWM)를 통한 상이동 제어를 각상의 변화시 누설이 발생되지 않는 상태에서 회전 방향을 자유 자재로 변환할 수 있도록 한 것이다.

Description

다상 양극성 병렬권선형 무정류자 직류 전동기 및 제어기{Multi Phase bipolar Parallel Winding brushless motor ＆ Controller}

본 발명은 다상 양극성 병렬권선형 무정류자 직류진동기 및 제어기에 관한 것이다.

통상의 무정류자 DC 서브모터는 3상 영구자석 동기모터에 전력을 공급하는 PWM 인버터가 영구자석 동기 모터에 인가하는 전압, 전류의 위상을 결정하는 자극위치 검출기등이 기본적으로 구성되고, 여기에 속도 제어를 할 경우 이를 위한 제어기와 검출기, 위치 제어를 할 경우 이를 위한 제어기와 검출기를 부가하여 동작 회로를 구성하는 것이 종래의 기술이었다. 이때 3상 영구자석 동기모터의 상은 "Y"결선(도11)으로 구동되므로 어느 한 상이 파손되었을 때 결상으로 인한 동작 불능상태가 되었으나, 본 발명의 특징은 3상 모두가 병렬로 동작하므로 3개의 상 중 1개의 상만 동작되어도 모터가 안정적으로 회전이 가능하다는 것이다.

(도10) 또한, 모터의힘이 각상으로 분할되어 부하전류를 분담하게 되므로 구동 전력제어소자(MOSFET,IGBT)의 용량도 줄인 수 있어서, 종전과 같은 전력제어소자를 가지고도 대용량 모터를 구동할 수 있다.

본 발명의 기술적인 과제로서 두 가지를 제시하었다.

(1) 과부하를 H-브릿지(Bridge) 전력제어소자로 높은 전류를 수용하도록 병렬제어화하는 제어시스템과 이에 병렬고정자 권선을 일치시키는 것이 본 발명의 기술적인 과제이다.

(2) 또 한 가지로서 다상 무정류자 직류모터를 제어하기 위해 펄스폭 변조(PWM)를 통한 상이동 제어를 각상의 변화시 누설이 발생되지 않는 상태에서 회전 방향을 자유자재로 변환할 수 있도록 하는 것이다.

도 1은 모터 제어시스템의 블록 다이어그램 개략도

도 2는 위치 센서회로(Position Sensor)

도 3은 회전자 위치검출 버퍼회로(엔코더 버퍼 : Encoder buffer)

도 4는 P.W.M 속도제어 회로도(Pulse Width Modulation Speed Control)

도 5는 P.W.M 속도제어기동회로장치(Pulse Width Modulation Speed Control Starter)

도 6은 위상천이 속도제어 회로장치(Pulse Shift Speed Control)

도 7은 펄스발생 및 방향전환회로도(Pulse Generater, Direction Select)

도 8은 누설 방지회로(Anti Crossfire)

도 9는 전력드라이브회로(H-Bridge Driver)

도 10은 다상양극성 병렬권선형 고정자권선도(Stator Winding of Multi Phase Bipolar Parallel Winding Type)

도 11은 일반적인 모터의 고정자권선(Stator Winding of Conventional Motor)

도 12는 다상양극성 병렬권선형 회전자 표시도(Rotor Drawing)

도 13은 모터제어 시스템 종합회로(Motor Control System)

*도면의 중요부분에 대한 부호의 설명

10-모터제어시스템 11-모터

12-위치센서 14-위치검출완충회로(엔코더버퍼)

16-속도제어기 18-PWM 속도제어구동장치(기)

20-PWM 속도제어회로 22-위상천이 속도제어장치

26-방향전환회로 28-누설방지회로

30-방향전환장치 35-전압변환회로

36-전원장치 38-H-브릿지 구동회로 전력구동회로(기)

52-입력신호 53-홀소자(Hall Senser)

54-홀소자 58-입력신호

62-스위칭 67-포텐셔, 메터

68-스위칭

101-입력 102-입력 111-전압추종기(전압여자) 112-자동증폭기

113-버 퍼 114-버퍼 115-버퍼 116-버퍼

117-버 퍼 118-버 퍼 121-출력 125-입력접점

127-출력 128-PWM 펄스 출력신호 129-입력부

131-입력신호 162-제어기 171-출력 172-완충기인버터

173-버퍼 231-입력신호 271-신호기 272-신호기

291-출력 292-출력 301-선별기스위치 302-입력부

303-출력 304-출력 305-쿼드케이트 306-쿼드게이트

308-엔드케이트 309-엔드케이트 310-난드게이트

311-엔드케이트 312-엔드케이트 313-출력

314-출력 351,352-신호 353-구동전압

358-전류제한 케이트 드라이브 361-결합 Logic

368-출력판 369-출력판

이를 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

1) 다상 양극성 병렬 권선형 무정류자 직류모터에 있어서 다수의 극을 가진 영구자석이 회전자를 위해 전기자 권선(Armature Coil) 대신 사용되었고, 전기자(Armature)는 고정자를 위해 사용 되었다.(도12) 고정자에 감긴 다수의 권선이 있고, 각 권선은 독립되게 감겨져 있다. 예로써, 6상의 고정자는 6개로 독립되어 감겨있고, 각각 감긴 다수의 코일은 하나의 상을 나타낸다. 즉, 각상은 다수의 권선을 가지고 있으며, 다수의 독립된 상의 권선이 병렬로 연결되어져서(도10) 회전자의 영역내에 위치함으로서 영구자석이 극을 포화하고 권선에 흐르는 전류의 방향에 응답하여 회전하도록 되어있다.

2) 다상 직류모터를 구동하기 위하여 회전자 위치 검출기(Encoder)가 모터에 대하여 동기된 전류를 공급하는 신호를 발생시키게 되므로서 각상이 상호 동작하게 된다. 이를테면 홀소자(hall devices)는 자성(Magnetic Source)에 응답하고, 정류 엔코더(Encoder:속도 변환신호 발생장치)에 의존하여 동작 유무가 결정되며, 고정자의 권선 하나마다 연결된 파워 트랜지스터를 제어한다. 각상에 대한 홀소자의 상은 정류 엔코더에 배정되어 있으며, 순차적인 방법으로 제어기능을 가질 수 있도록 각상을 지정하게 되어있다.

3) 모터의 속도를 제어하기 위해 펄스폭 변조(PWM) 기법을 사용하며, 이는 단순히 모든 상의 권선을 구동하기 위해 미리 정해진 듀티사이클(Duty Cycle)을 가진 펄스를 발생시키며, 펄스 주기가 길수록 모터의 회전이 빠르게 하고 있다. 또한 각상은 모터의 회전을 유지하기 위해서 순차적으로 또는 미리 정해진 순서로 동작되도록 하였고, 이때, 전류는 각상의 권선에 분할하여 균등하게 흐르게 된다.

4) 발명 구성의 세부설명

본 발명품은 다수의 상을 가진 직류모터를 H-브릿지 전력제어 소자에의해 선택적제어를 하도록 하는 위상병렬 제어 및 전원 드라이브 회로와 모터의 병렬 고정자권선을 포함하는 것이다. 여기서 H-브릿지 수는 위상 권선의 수와 같고, 각 권선은 한상과 관계되어 있다. 따라서 모터 제어시스템의 각 H-브릿지는 단지 한 상의 권선에만 전압과 전류를 제공하게 된다. 즉, 6개의 개별적 위상권선은 회전자 주위에 배분되어 있으며, 각 브릿지는 한 위상권선과 연결되어 있다. 그러므로 모터에 30 암페어의 부하전류가 흐르게 되면 6H-브릿지 형대로 배분되고, 각 브릿지는 대략 5A씩 흐르게 된다. 또한 모터의 속도 제어시스템은 펄스폭변조와 위상천이속도제어 양쪽의 신호를 조합하여 제어하게 된다.(도8)

(1) 도(l)의 모터제어시스템 (10)은 위치센서12(도2), 엔토더버퍼14(도3), 속도제어16, PWM 속도제어20(도4), 위상천이속도제어22(도6), PWM속도제어 구동장치18(도5), 방향전환회로26(도7), 누설방지회로28(도8), 방향전환장치30(도7), 전원장치 및 전압변화회로 36/36, 그리고 전력구동회로38(도9)을 가진다.

(2) 모터 제어시스템 10은 전압변화회로 35를 통해 전원 36으로부터 DC 전압을받는다. 특히 전력 구동기 38은 전력원 36과 모터의 위상권선 11 사이에 연결 되어있다.

(3) 전력 공급원 36은 배터리나 교류(AC)/직류(D.C) 컨버터, 또는 레귤레이트롤대치할 수 있다. 전압변환회로 35는 저전압(12V DC)으로 변환시키고, 모터 제어시스템10의 주논리회로(Mainlogic Circuit)에 변환된 전압을 공급한다.

(4) 위치센서 12는 모터에 적절한 자극을 공급하기 위해서 모터 제어시스템 10을 가동할 수 있는 회전자의 위치와 관계된 신호를 공급한다. 엔코더 버퍼14는 위치센서 12와 출력디지털 신호로부터 아날로그 신호를 전도시키고, 완충작용을 한다. 속도 제어 16은 모터의 P.W.M 속도제어회로 20에 신호를 주며, PWM 속도제어 구동장치 18은 펄스폭 변조를 거쳐 모터 속도제어를 제공한다. 또한 모터 11의 속도제어는 위상천이 방법을 사용한다. 위상천이 속도제어 22는 PWM 속도제어 구동기 18에 입력되나 회전자는 회전하지 않는다. 회전자의 회전은 P.W.M속도제어회로 20를 통한 P.W.M 속도 제어구동장치 18을 통해서 가능하다. P.W.M 속도제어 구동장치 18은 P.W.M 속도제어 20, 위상천이 속도제어 22에 의해서 구동되며, 이는 엔코더 버퍼 14로 부터의 신호에 의해 가능한 것이다. 또한 위상천이 속도제어 장치 22는 모터동작의 일정속도 모드를 위한 페루프를 형성하여 일정 주파수를 유지하기 위해필요로 하는 보상기와 엔코더 벌퍼로부터 신호의 주파수를 감지하게 된다. 누설방지회로 28은 전력구동부의 십자포화(corss-firing)를 막는다. 전력 구동기 38은 전원장치 36과 전압변환회로 35로부터 시스템 10을 구동하기 위한 전원과 함께 전압을 공급받는다. 도(2)는 앞서 설명된 모터 제어시스렘 10의 위치 센서 12를 나타내고 있다. 즉 모터는 고정자에 6개의 위상 권선을 가지고, 총 6개의 홀소자(Hall sensor)를 가진다. 간단히 설명하면, 도(2)에 나타낸 것 처럼 한 개의 위치센서 12는 한 위상연결 모터와 관계되며, 홀소자 또는 광센서(Optointerruptor)중 양자를 선택하여 사용할 수 있다. 브러시 없는 DC 모터 11은 다수의 극을 가지고 있고, 영구자석을 장착한 회전자를 가지고 있으며, 축(Shaft)의 끝에 디스크의 형태로서 위상감지자석(phase Sensing Magnet) 이 고정되어 있다. 이는 회전자마다 6개의 홀소자를 순서대로 작동시킨다. 도(3)은 도(2)의 위치 센서 12와 조합된 엔코더 버퍼 14를 나타내고 있다. 각 버퍼는 홀소자 출력과 연결되어 있다. 그러므로 브러시 없는 DC 모터의 각 위상권선에 대해 한 개의 엔코더 버퍼 14를 가지게 되며, 6개의 위상 권선을 가지는 모터는 총 6개의 엔코드 버퍼를 가진다. 간단히 설명하면 도(3)에 보여주고 있는 것처럼 한 개의 엔코더 버퍼는 모터의 한 위상 권선과 관계된다. 위치 센서 12홀소자(Hall Senser) 53과 54로 부터의 신호 52와 58은 엔코더 버퍼 14에 공급된다. 엔코더 버퍼 14는 입력신호 52와 58의 역변환에 의해 홀소자(Hall Sensor) 53과 54에서부터 디지털논리(logic) 신호까지를 아날로그 신호로 변환한다. 예로서 홀소자53이 ON 되었을 때 신호 52는 낮은 위치(low-level)로서 도작하게 된다. 버퍼 113∼118은 스위칭 속도를 빠르게 하기 위해 슈미터(Schmitt)트리거형을 사용한다. 도(4)는 모터 제어시스템 10의 P.W.M 속도제어 20을 나타내고 있다. 속도제어 16으로부터의 출력신호는 입력 101과 102에서 공급된다. 속도제어 16은 가변저항 또는 저항을 제어할 수 있는 포텐셔 메터 67이다. 모터 제어시스템 10이 밧데리로 동작되는 차량에 사용될 때 (예를 들어서 골프차와 같은) 포텐셔 메터 67은 차량의 가속기(accelerator)폐달과 조합된다. 입력신호 101과 102는 차동증폭기 112에 의해 감지되고, 속도제어 16의 결함 또는 개방도 감지한다. 속도제어 16에서 만약 모텐셔 메터 67이 결함 또는 "개방(Open)"조건일 때, 차동증폭기 112의 출력 121은 저전압 레벨로 다운될 것이며, 전압 추종기 111의 입력 접점 125에서 전압은 떨어질 것이다. 그결과 전압 추종기 111의 출력 127은 저전압 상태가 되어 PWM 속도제어구동장치를 가동치 않게 된다. PWM 속도제어회로 20의 이상적인 동작 조건에서 전압 추종기111은 차동증폭기 112으로부터의 출력 신호를 충전한다. 도(5)는 모터제어시스템 10의 PWM속도제어 구동자칭 18로 설명된다. 도(4)에서 전압여자 111은 출력 127이고, 전압여자111의 출력 127은 도(5)의 PWM제어기 162와 연결되어 있다. 전위차계결점이나 "개방(open)"조건일 때 차동증폭기 112와 출력신호 121에 나타나는 같은 조건으로 차동증폭기 111과 출력신호 127에도 나타난다. 출력신호 121의 PWM 제어기162의 출력신호인 171을 만드는 전압여자 111을 통해 PWM제어기 162에 공급되어진다. 정규 윤영체제 조건에서 전압여자 111은 속도제어기 16과 PWM제어기 162의 출력으로부터 전위차계 신호를 유지하며 펄스폭 변조가 일어난다. PWM 제어기 162의 출력 171은 완충기 인버터 172에 공급되며, 출력은 도(8)의 누설방지 회로에 전달된다. PWM 제어기 162의 출력 171은 속도 측정 광 에미터 다이오드 LED1에서 버퍼 173에 긍급된다. 도(6)의 위상속도검출완충기14(도3)의 인버터 출력인 A, B, C의 신호 검출에 의해 모터11의 동작조건이 되는 위치 센서 12와 홀소자 및 위치 검출 완충회로 14의 위상천이 속도제어 회로 22를 설명한다. 위상 천이 속도제어 22는 모터11이 PWM모드에서는 해당되지 않도록 하고 있다. 위상 천이 속도 제어 22의목적은 모터11의 일정 속도 유지를 위한 페루프를 형성하여 12나 14의 입력 신호가 없어도 정밀 속도 조절을 가능케 한다. 위상 천이 속도 제어 22의 입력 A, B, C에서 논리적 High는 회전자가 회전하지 않는 것을 의미하며, 선택이나 출력신호는 위치센서 12와 위치검출 완충 회로인 14에서 공급되어지며, 이에 적합한 제어기 22는 제조단위체인 속도제어 어탭터 22를 선택한다. 도(8)는 누설방지회로 28을 설명한다. 누설방지 회로의 목적은 전력구동기 38의 누설을 방지하는 데 있다. AND 논리 Gate271에서 입력 신호 131과 231의 조정에 의해 펄스 시작 신호를 산출한다. 입력 신호131은 PWM 속도제어회로구동자치 18로부터 공급되고, 입력신호 231은 방향전환회로 26으로부터 공급된다. 도(8)의 논리 케이드 271과 272의 출력 291과 292는 논리적 High 레벨에서 입력신호 131과 231 둘 중 하나일 때 가능하게 하며, 펄스는 AND Gate271과 272에서 공급된 것으로 산출한다. 출력신호 291과 292는 AND Gate 311과 312로 공급되고 위치 센서12에서 받은 신호와 같다. 출력291과 292에서의 펄스 신호는 AND Gate311과 312에 의해 난드게이트 310과 결합하고 전력구동기 38에 공급한다. NAND Gate 310센서는 그것의 입력 중에서엔코드 신호에서 인지아니면 논리적 High에서 누설조건에 구성된다. 만약 이런 조건이 존재한다면 NAND Gate 310출력이 논리적 Low 는 AND Gate 311와 312에서 출력 313과 314의 논리적 Low 출력결과가 되어 각각의 전력 구동기 38은 필요없게 된다. 누설방지회로 28은 파워 드라이브 38 이전의 마지막 논리부분이다. DC모터 11의 고정자 위상 권선하나는 하나의 누설방지회로를 갖게되며, 고정자가 6개의 위상권선을 가지는 모터는 6개의 누설방지회로 28을 갖는다. 위치검출완충회로 14는 위치 센서 12로부터의 신호와 방향전화회로 26에서 나오는 위상천이제어 신호를 결합하거나 속도 신호의 출력을 인코드하는 것이다. 인코드 속도 신호는 누설방지회로 28에 공급되어진다. 도(7)은 방향전환(Direction/Shutdowm) 회로 26을 설명하는 모터11의 회전방향선택에 의한 선별기 스위치301의 응답을 설명한다. 선별기 스위치301의 위치에 의존하는 4개(Quad) Gate 305와 306은 출력에서 실체로 다른 입력이다. 선별기 스위치301은 정위치에 놓여있을 때, AND Gate 308의 출력 303은 논리적 High로 놓여 있으며, AND Gate 309의 출력 304는 논리적 Low로 놓여 있게 된다. 4개(Quad) Gate 305와 306의 논리적 결함을 허용하는 입력 A1∼A4의 결합된 입력이 출력 Ka로 선택된다. 따라서 역으로 선별기 스위치 301의 위치를 찾게되어 있으며, AND Gate 308의 출력303은 논리적 Low에 놓여있게 된다. 4개(Quad) Gate 305와 306에서 논리적 결점은 입력노드 B1∼B4에서 연결입력의 출력 Kb로 선택된다. 본래 위치의 선택은 Ka와 Kb 중 하나는 필요없으며, 더우기 4개(Quad) Gate305와 306에서 야기되는 출력신호는 없다. 입력 302는 논리적 Low에 유지될 때, 이는 모터제어 시스템10에서 결점조건의 여부를 의미하며, 이때 역시 4개(Quad) Gate 305와 306의 야기되는 출력신호는 없다. 도(9)는 누설방지회로(Anti-Crossfire) 제어 28로부터의 제어신호에 응답하는 모터11를 구동하는 모터제어 시스템10의 전력드라이브38을 설명하고있다. 전력구동기38은 "H-브릿지"로서 지칭된다. 전력구동기 38은 다수의 H-브릿지를 가지는데, 이것은 전원 36으로부터 전력을 받고, 누설방지회로(Anti-Crissfire)28로부터 신호를 받아서 모터11의 권선부분에 양극성 전류를 공급한다. 또한 전력 구동기38의 H-브릿지의 수는 모터11의 위상권선의 수에 따라 결정되며, 또한 전력구동기38은 임계전류를 공급한다. 도(9)의 351과 352에서의 신호 A+과 A-는 각각 누설방지회로(Anti-Crossfire)회로 28에서 공급받으며, 신호 A+과 A-가 제어되는 방법으로 스테이터 권선에 공급되면서, 모터11은 회전한다. 예를 들어 일반적인 동작 조건동안, 논리적 High는 전력 드라이브 38의 A+입력에 공급된다. 논리적 High는 전류제한 게이트 드라이브355와 358를 통하여 트랜지스터 Q4과 Q7을 동작시킨다. 이특별한 전력 드라이브 38을 통하여 연결된 위상권선에 전압과 전류를 공급한다. 그에 따라 A+에서의 신호는 꺼지고 A-에서의 신호는 켜진다. A-에서의 논리적 High는 357과 356을 통해서 Q5와 Q6을 동작시킨다. 이때 게이트 드라이브 355와 358은 전류제한 역할을 담당하게 된다. 전류 제한 게이트 드라이브 355, R25, R57, R99의결합은 Q4에 전류 검출과 보호기능을 제공한다. 이때 361, R125, R126, C150, C151,CR32, CR33의 결합된 Logic은 Q4에 연속적인 게이트 드라이브 전원을 공급한다. 후자의 결합 Logic는 충전펌프(Charge Pump)회로라고도 알려져 있다. 출력 단368과369는 모터11의 하나의 스테이터 권선에 연결되어 있다. 따라서 3상 6극 권선을 가진 모터는 6개의 전력 드라이브나 6개의 H-브릿지를 필료하게 된다. 본 생산제품에 따른 모터 제어 시스템 10을 순서대로 설명하자면 첫째로 스위치가 모터11과 모터제어 시스뎀10에 전류를공급하기 위해 On된다. 방향 선택기는 전방향(Forward)으로 설정된다. 쿼드 게이트 305과 306은 단지 위치 검출 완충회로 14에서 받은 위상천이속도제어신호를 출력한다. 속도제어16의 포텐셔 미터가 변할 때, 도(4)의 차동증폭기112∼111가 순차적으로 동작하고, PWM속도제어구동장치 18에 신호를 제한한다. 위상천이 속도제어 장치22는 모터가 회전하고 있다는 것을 증명하기 위해 엔코드 버퍼14을 통해 위치 센서12로부터 신호를 검사한다. 모터가 한번 회전하기 시작하면 모터의 속도는 버퍼인버터113-118의 출력을 차례로 제어하는 위상천이속도제어 구동장치에 의해 규정된다. 버퍼인버터의 출력신호는 스테이터 권선 각상의 +와 -상을 제어하게 되는 데 스위칭에 의해 PWM신호가 전달되면 방향전환회로 26의 쿼드 케이드305와 306은 위상천이속도제어 신호를 전달하는 버퍼인버터113-118로부터의 신호만을 출력하고, 반면PWM속도제어기16에 의해 전달된 PWM신호는 PWM제어회로 20과 PWM속도제어 구동장치 18을 통하여 펄스신호를 출력하게 되며, 출력된 위상천이속도제어신호와 PWM속도제어 구동장치 18을 통하여 펄스신호를 출력하게되며, 출력된 위상천이 속도제어신호와 PWM속도제어 구동장치에 의한 PWM펄스출력신호 128(도5)가 누설방지회로 28을 통해 전력구동기 38에 전달되어 모터11의 위상제어 권선을 구동시키게 한다.

이상과 같이 본 발명은 모터 제어 시스템은 다위상 양극성 병렬 권선 Brushl ess DC 모터의 작동을 위한 것과 모터의 엔코더(Encoder) 변화로 부터의 출력신호 때문에 전류 흐름 방향이 변하는 다위상 양극성 H-Bridge 회로들을 포함한 점과 속도를 제어하기 위한 속도 제어회로와 최대 안정성을 주기 위한 전류제한 장치와 십자 포화구동파손 방지장치(Amticross Fire)에 민감하게 설계되어 있고, 모터의 속도를 선택적으로 제어하기 위해서 각 고정자 병렬권선들의 위상을 개별적으로 기동가능(Enable)하게 하기 위한 제어된 위상 신호를 제공한점과 모터에 전력을 공급하기 위한 전통적인 펄스폭 변조 드러이버를 가진점 특히, 본 모터 제어 시스템은 모터의특성을 충분히 이용할 수 있는 다양한 특징을 가지고 있을 뿐만 아니라 동시에 전력을 절감하고 고정자 권선이 별렬로 구동되어 부하전류를 균등하게 배분하므로 구동하는 H-Bridge들의 용량을 1/3로 줄일 수 있으며, 3상의 병렬 권선중 2상이 파손되고, 1상만 가동된다 하더라도 모터의 특성에는 거의 변화없이 사용가능하기 때문에 (도1∼도12 유첨) 상업적으로 크게 기여할 수 있는 것이다.

Claims

다수의 위상을 가지는 다위상 병렬권선 모터를 제어하기 위한 시스템에 있어서

① 다위상 병렬권선 모터의 회전을 감지하기 위한 위치 센서와

② 다위상 병렬권선 모터의 속도를 제어하기 위한 속도제어 장치 및

③ 위치 센서와 결합된 위상 천이 제어회로와

④ 위치 센서에 민감하고 다위상 모터 병렬권선의 하나의 위상에 대응하며, 병렬권선들을 작동시키는 전력구동기의 십자포화(Non Cross Firing)신호에 민감하게 작동하는 누설방지회로(Anti-Crossfire)를 구비함을 특징으로한 다상 양극성 병렬권선형 무정류자 직류전동기 및 제어기.
제1항에 있어서 위치 센서로부터 신호를 합치기 위한 위상 천이 제어회로와 위상청니 제어회로로 부터의 드라이브 신호를 결합시킨 PMW 속도제어구동장치를 포함하는 다상 양극성 병렬권선형 무정류자 직류전동기 및 제어기.
제1항에 있어서 모터 제어 시스템에서 속도제어 발생장치는 가변 저항임을 특징으로 한 다상 양극성 병렬권선형 무정류자 직류전동기 및 제어기.
제 1항에 있어서 모터 제어 시스템에서 위치 센서는 각각의 위상에 대하여 두개의 홀소자(Hall Senser)를 가지는데, 위상에 대한 오직 하나의 홀소자만이 단번에 허용(Enable)되기 위해 배열되어진 홀소자들의 각각은 미리 결정되어진 굴대 각도에의해 분리되어지게함을 특징으로 한 다상 양극성 병렬권선형 무정류자 직류전동기및 제어기.
제 1항에 있어서 기준 입력 전압과 가변 입력 저항 사이의 전위차에 응하여 드라이브 신호를 생성하며 차동 증폭기를 포함하는 각각의 위상 권선 드라이버인 다위상 병렬 위상천이 제어회로인 전기한 제 1항의 모터 제어시스템에서 가변 입력 전압은 제어 장치에 민감하게 반응되게함을 특징으로 한 다상 양극성 병렬권선형 무정류자 직류전동기 및 제어기.
제 5항에 있어서 모터 제어 시스템에서 각각의 위상권선구동기에 대응하는 입력전압은 미리 정해진 값으로 결정되어지며, 다양한 입력전압에 따라서 위상권선 구동은 선택적이고 순차적으로 동작함을 특징으로 한 다상 양극성 병렬권선형 무정류자 직류전동기 및 제어기.
제 5항에 있어서 모터제어 시스템에서 위상천이 제어회로는 속도제어 장치에 응답하는 속도제어 오류검출기를 포함하는데 속도제어장치가 개방회로 상태일 때 속도제어오류검출기의 오류 출력은 모든 위상천이구동기를 동작하지 않도록 하는 미리 정해진 레벨로 풀-다움되게 함을 특징으로 한 다상 양극성 병렬권선형 무정류자 직류전동기 및 제어기.
제 1항에 있어서 모터제어 시스템에서 위상천이 제어회로는 속도 제어오류검출기와 위상귄선구동기 사이에 결합된 전압팔로워(Voltage Follower)를 포함하는데 전압팔로워는 궁극적으로 PWM속도제어 구동장치를 통하여 각 위상병렬구동기에 입력설정 전압을 제어하게 됨을 특징으로 한 다상 양극성 병렬권선형 무정류자 직류전동기 및 제어기.
제 1항에 있어서 모터제어 시스템은 적어도 하나의 Power Driver을 구동하는 속도 제어장치에 부응하여 펄스 신호를 발생시키기 위해서 속도제어장치에 연결된PWM(Pulse Width Modulator) 속도제어 구동장치를 포함함을 특징으로 한 다상 양극성 병렬귄선헝 무정류자 직류전동기 및 제어기.
모터제어 시스템의 구성에 있어서

① 고정자의 권선에 부합하는 다중위상병렬권선모터 : (도10)와

② 다중위상귄선모터의 회전을 검출하는 위치센서 : (도2) 및

③ 다중위상권선모터의 속도를 제어하기 위한 속도제어장치 : (도4)와

④ 속도제어장치에 응답하는 구동 신호를 발생시키는 적어도 하나이상의 위상권선 구동기를 가진 위상천이 제어회로 : (도6) 및

⑤ 속도제어장치에 응답하는 PWM제어회로 : (도5)와

⑥ 선택스위치, 위상천이제어회로 그리고 PWM제어회로에 연결된 속도 엔코더(Emcoder) 및 속도엔코드(Encoder) 회로는 위상천이제어회로와 PWM 제어회로의 병합된 출력값을 내고, 위치센서의 출력신호와 결합되어 있으며, 위치센서에 응답하는 십자포화방지회로와 적어도 하나의 위상에 부응하는 다상 양극성 병렬권선들을 구동하는 전력구동장치 : (도9) 를 포함하고 있음을 특징으로 한 다상 양극성 병렬권선형 무정류자 직류전동기 및 제어기.
제 10항에 있어서 모터제어 시스템은 위상천이 제어장치와 PWM신호를 병합하여 제어하는 모드를 포함하고 있음을 특징으로 한 다상 양극성 병렬권선형 무정류자 직류진동기 및 제어기.