KR20000066086A - 무정류자 직류전동기의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외부의 지령신호 및 홀센서의 출력신호에 의한 로직 데이터가 동일한 경우에만 다음 로직 데이터를 출력시킴으로써 시스템을 보호할 수 있도록 하는 무정류자 직류전동기의 제어방법에 관한 것으로서,

외부의 지령신호에 따라 회전속도 및 회전방향에 따른 로직 데이터를 순차적으로 생성시키는 제1 과정; 홀센서를 통해 입력되는 자극위치 신호를 처리하여 회전속도를 판단하고, 회전방향에 대한 현재의 로직 데이터를 검출하는 제2 과정; 상기 제1 과정 및 제2 과정의 로직 데이터가 동일한지를 비교하는 제3 과정; 상기 제3 과정의 비교결과가 동일한 경우에 다음 로직 데이터를 인버터부로 출력하여 모터부의 동작이 연속적으로 이루어지도록 하는 제4 과정; 및 상기 제3 과정의 비교결과가 동일하지 않은 경우에 홀센서를 통해 입력되는 자극위치 신호를 재입력받고 다시 비교하여 소정횟수 이상 동일하지 않으면 로직 데이터의 출력을 중지하여 모터부의 동작을 정지시키는 제5 과정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무정류자 직류전동기의 제어방법 { Control method for BLDC motor }

본 발명은 무정류자 직류전동기(BLDC motor)의 제어방법에 관한 것으로서 특히, 무정류자 직류전동기의 구동시 홀센서(hall sensor)를 이용하여 속도와 회전방향을 판단하여 갑작스런 역회전을 방지함으로써 무정류자 직류전동기를 보호할 수 있는 무정류자 직류전동기의 제어방법에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 무정류자 직류전동기의 구성을 나타내는 회로도이다.

도 1을 참조하면, 참조번호 1은 시스템으로 R,S,T 3상의 교류전원을 공급하는 전원부를 나타내고, 2는 상기 전원부(1)의 교류전원을 정류하고 평활하는 정류부를 나타내고, 3은 외부의 펄스폭변조(PWM) 신호에 따라 스위칭되어 상기 정류부(2)로부터 인가되는 직류출력을 3상의 교류전원으로 변환하여 출력하는 인버터부를 나타내고, 4는 상기 인버터부(3)로부터 제공되는 교류전원에 의해 회전 동작하는 모터부를 나타낸다.

또한, 참조번호 5는 상기 모터부(4)의 회전속도 및 회전방향을 검출하는 자극위치 검출부를 나타내고, 6은 상기 모터부(4)의 부하전류를 검출하는 전류검출부를 나타내고, 7은 사용자가 상기 모터부(4)의 회전속도 및 회전방향을 결정하기 위한 조작부를 나타내고, 8은 상기 인버터부(3)로 펄스폭변조(PWM) 신호를 제공하는 베이스 드라이버를 나타내고, 9는 상기 자극위치 검출부(5), 전류검출부(6), 조작부(7)의 신호에 따라 상기 베이스 드라이버(8)를 구동시키는 제어부를 나타낸다.

상기에서 정류부(2)는 입력되는 3상의 교류전원을 정류하는 브리지 다이오드와, 출력을 평활시켜 직류전원으로 변환하는 콘덴서를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 인버터부(3)는 각각 환류용 다이오드(D1-D6)를 역병렬로 접속하는 6개의 트랜지스터(T1-T6)로 이루어지는데, 그 중에서 제1,3,5 트랜지스터(T1,T3,T5)는 플러스의 암을 구성하고, 제2,4,6 트랜지스터(T2,T4,T6)는 마이너스의 암을 구성한다.

도 1에서 참조부호 R1은 상기 마이너스 암을 구성하는 트랜지스터(T2,T4,T6)의 각각의 에미터와 환류용 다이오드(D4-D6)의 각각의 애노드 단자간에 공통으로 접속된 비교적 낮은 저항이다.

또한, 상기 모터부(4)는 2극의 영구자석을 계자로 한 회전자(4a)와, 전기자 권선 U,V,W를 삽입한 고정자(4b)로 이루어지며, 상기 전기자 권선에 흐르는 권선전류는 상기 저항(R1)을 통해 흐르므로 저항(R1)의 전압강하에 의해서 상기 전류검출부(6)에서 모터부(4)의 부하전류(I_D)를 검출할 수 있게 된다. 또한, 자극위치 검출부(5)는 홀센서(4c)로부터 신호를 받아 회전자의 자극위치를 검출한다.

한편, 상기 제어부(9)는 CPU, ROM, RAM을 포함하는데, 각각은 어드레스버스, 데이터버스, 콘트롤버스 등에 의해 상호 접속되어 있다. 또한, 상기 ROM에는 모터부(4)를 구동하는데 필요한 프로그램, 예를 들면 속도의 연산처리, 속도지령의 입력처리, 속도제어처리 등을 기억시킨다. 또한, 상기 RAM에는 상기 각 프로그램을 실행함에 있어 필요하게 되는 각종 데이터를 읽고 기입하기 위한 제1 기억부와, 회전자 위치마다에 통류할 권선전류치에 관련한 속도패턴 데이터를 기억시킨 제2 기억부를 포함하고 있다.

결국, 전기자 권선 U,V,W에 흐르는 권선전류가 모터부(4)의 출력토크에 대응하므로, 반대로 권선전류를 변경시키면 출력토크를 가변할 수 있다. 즉, 부하전류를 조정함으로써 출력토크의 출력을 연속적으로 임의로 변경할 수 있으며, 인버터부(3)의 구동주파수를 변경함으로써 회전속도를 변경할 수 있다.

상기와 같은 무정류자 직류전동기의 구동시 종래의 경우는 상기 홀센서(4c) 및 자극위치 검출부(5)에서 회전자의 자극위치를 판단하고, 그 출력에 따라 상기 제어부(9)에서 베이스 드라이버(8)를 구동시켜 상기 인버터부(3)로 회전로직을 출력한다. 즉, 홀센서(4c)의 출력신호에 동기하여 모터부(4)의 회전로직을 출력한다.

상기와 같은 이유로 인해, 종래의 기술에서는 상기 홀센서(4c)에서 노이즈 등에 의해 잘못된 신호를 출력하는 경우에는 상기 제어부(9)가 오동작을 일으키게 되고, 상기 베이스 드라이버(8)를 통해 인버터부(3)로 잘못된 구동신호를 제공할 수 있기 때문에 상기 모터부(4)의 고속회전시 갑자기 역회전신호를 출력하는 경우에는 과부하로 인해 상기 인버터부(3)가 파손될 수 있는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 외부의 지령신호에 따라 출력되어야 하는 로직 데이터와 홀센서의 출력신호에 의한 로직 데이터를 비교하여 소정 횟수 이상 다른 경우에 에러(error)로 인식하여 모터부의 동작을 정지시킴으로서 시스템을 보호할 수 있도록 하는 무정류자 직류전동기의 제어방법을 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 무정류자 직류전동기의 구성을 나타내는 회로도,

도 2는 본 발명에 의한 무정류자 직류전동기의 제어방법을 나타내는 플로우차트,

도 3은 인버터부에 대한 스위칭 신호의 로직 데이터의 예를 나타내는 도면.

＜ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ＞

1 : 전원부 2 : 정류부

3 : 인버터부 4 : 모터부

5 : 자극위치 검출부 6 : 전류검출부

7 : 조작부 8 : 베이스 드라이버

9 : 제어부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 외부의 지령신호에 따라 회전속도 및 회전방향에 따른 로직 데이터를 순차적으로 생성시키는 제1 과정; 홀센서를 통해 입력되는 자극위치 신호를 처리하여 회전속도를 판단하고, 회전방향에 대한 현재의 로직 데이터를 검출하는 제2 과정; 상기 제1 과정 및 제2 과정의 로직 데이터가 동일한지를 비교하는 제3 과정; 상기 제3 과정의 비교결과가 동일한 경우에 다음 로직 데이터를 인버터부로 출력하여 모터부의 동작이 연속적으로 이루어지도록 하는 제4 과정; 및 상기 제3 과정의 비교결과가 동일하지 않은 경우에 홀센서를 통해 입력되는 자극위치 신호를 재입력받고 다시 비교하여 소정횟수 이상 동일하지 않으면 로직 데이터의 출력을 중지하여 모터부의 동작을 정지시키는 제5 과정;을 포함하여 이루어지는 무정류자 직류전동기의 제어방법을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 무정류자 직류전동기의 제어방법을 나타내는 플로우차트이고, 도 3은 인버터부에 대한 스위칭 신호의 로직 데이터의 예를 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 먼저 사용자가 상기 조작부(7)를 통해 지령신호를 입력시킨다.(S1 참조) 이때, 상기 지령신호에는 회전방향과 회전속도 등이 포함된다.

상기와 같은 지령신호가 상기 제어부(9)로 입력되면 상기 제어부(9)에서는 도 3에 도시된 바와 같은 회전속도 및 회전방향에 따른 로직 데이터를 생성하고, n차의 로직 데이터를 상기 베이스 드라이버(8)를 통해 인버터부(3)로 출력시킴으로써 상기 모터부(4)를 회전시킨다.(S2, S3 참조)

상기 모터부(4)의 회전이 이루어지는 동안 상기 홀센서(4c)에서는 자극위치 신호를 상기 자극위치 검출부(5)로 입력시킨다. 상기의 동작에 의해 자극위치가 검출되면 상기 제어부(9)에서는 홀센서 신호를 처리함으로써 현재 모터부(4)의 회전속도와 회전방향에 대한 로직 데이터를 검출한다.(S4 참조)

그후, 상기 제어부(9)에서 지령신호 및 홀센서 신호에 의한 로직 데이터가 동일한지를 판단한다.(S5 참조) 이때, 동일하면 단계 S6으로 진행하여 "n = n + 1"을 수행하여 다음 로직 데이터가 출력됨으로써 상기 모터부(4)가 연속적으로 회전동작이 이루어지도록 한다.

상기 단계 S5에서 동일하지 않으면 그 횟수가 소정 횟수 이상인지를 판단한다.(S7 참조) 이때, 소정 횟수 이상이 아니면 상기 홀센서(4c)의 신호를 재입력 받아 새로운 로직 데이터를 검출하고(S8 참조), 상기 단계 S5로 진행하여 비교동작을 수행한다.

상기 단계 S7에서 소정 횟수 이상이면 에러(error)를 처리하여 상기 인버터부(3)로 로직 데이터를 출력시키지 않음으로써 상기 모터부(4)를 정지시킨다.

결국, 본 발명에서는 출력하고자 하는 로직 데이터의 회전방향이 현재 모터부(4)의 회전방향과 동일한 경우에만 출력되도록 하여 모터부(4)의 갑작스런 역회전을 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 무정류자 직류전동기의 제어방법은 모터부의 갑작스런 역회전을 방지함으로써 인버터부가 파손되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 외부의 지령신호와 홀센서의 출력신호에 의한 로직 데이터가 소정 횟수 이상 다른 경우에 에러(error)로 인식하여 모터부의 동작을 정지시킴으로서 시스템을 보호할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 외부의 지령신호에 따라 회전속도 및 회전방향에 따른 로직 데이터를 순차적으로 생성시키는 제1 과정;

   홀센서를 통해 입력되는 자극위치 신호를 처리하여 회전속도를 판단하고, 회전방향에 대한 현재의 로직 데이터를 검출하는 제2 과정;

   상기 제1 과정 및 제2 과정의 로직 데이터가 동일한지를 비교하는 제3 과정;

   상기 제3 과정의 비교결과가 동일한 경우에 다음 로직 데이터를 인버터부로 출력하여 모터부의 동작이 연속적으로 이루어지도록 하는 제4 과정;

   상기 제3 과정의 비교결과가 동일하지 않은 경우에 홀센서를 통해 입력되는 자극위치 신호를 재입력받고 다시 비교하여 소정횟수 이상 동일하지 않으면 로직 데이터의 출력을 중지하여 모터부의 동작을 정지시키는 제5 과정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무정류자 직류전동기의 제어방법.