KR20010017760A - 단상 스위치드 릴럭턴스 모터 제어장치 - Google Patents

Abstract

정확하고 효율적인 속도 제어가 가능하도록 하여 단상 SRM을 실제 제품에 적용할 수 있도록 한 단상 SRM 제어장치에 관한 것으로, 로터 및 스테이터를 구비한 단상 스위치드 릴럭턴스 모터의 제어장치에 있어서, 단상 SRM의 회전수 및 저속 구동 제어용 로터위치를 검출하기 위한 제1 센서와, 고속 구동 제어용 로터위치를 검출하기 위한 제2 센서와, 제1 센서를 통해 검출된 단상 SRM의 현재 회전수에 따라 저속/고속 구동상태를 파악하여 제1 센서 또는 제2 센서의 로터위치 검출시점에서 구동신호를 출력하는 마이컴과, 마이컴에서 출력된 구동신호에 따른 펄스를 생성하는 펄스 생성부와, 펄스 생성부에서 생성된 펄스에 따른 전원을 공급하여 단상 SRM을 구동하는 구동부를 포함하여 구성되므로 정확하고 효율적인 단상 SRM 제어가 가능하여 실제 제품에 적용할 수 있으므로 해당 제품의 제조비용을 낮출 수 있다.

Description

단상 스위치드 릴럭턴스 모터 제어장치{APPARATUS FOR CONTROLLING SINGLE PHASE SWITCHED RELUCTANCE MOTOR}

본 발명은 스위치드 릴럭턴스 모터(Switched Reluctance Motor: SRM)에 관한 것으로서, 특히 단상 SRM 모터 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 SRM은 단상, 2상, 3상 등이 있는데, 도 1과 같이, 단상 SRM(10)은 인가된 전원에 따라 자력을 발생시키는 스테이터(11), 스테이터(11)에 발생된 자력에 의해 회전 운동하는 로터(12), 로터(12)를 항상 동일한 위치 즉, 구동 토크 발생이 가능한 위치에 정지시키기 위한 파킹 마그넷(Parking Magnet)(13)으로 구성되고 단상 SRM(10)을 구동하기 위한 구동회로가 연계 구성된다.

이와 같이 구성된 단상 SRM(10)은 2상 또는 3상 SRM에 비해 구조가 간단하고 부품수가 적으며, 제어관련 구성 또한 간단하므로 이 단상 SRM을 적용할 경우 해당 제품의 제조비용을 감소시킬 수 있다.

그러나 종래의 기술에 따른 단상 SRM은 실제 그 속도를 제어하기 위한 방법이 상용화되지 않아 실제 제품에 적용하지 못하고 있으므로 속도 제어 기술개발을 통한 상용화가 시급히 요구되고 있는 실정이다.

종래의 기술에 따른 단상 SRM은 실제 제품에 적용하기 위한 속도제어장치가 개발되지 않은 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 정확하고 효율적인 속도 제어가 가능하도록 하여 단상 SRM을 실제 제품에 적용할 수 있도록 한 단상 SRM 제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 단상 SRM의 구조를 나타낸 도면

도 2는 본 발명에 따른 단상 SRM 제어장치를 나타낸 블록도

도 3은 도 2의 제1 및 제2 센서 검출위치를 나타낸 도면

도 4는 본 발명에 따른 단상 SRM 제어방법을 설명하기 위한 타이밍도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20: 제1 센서 30: 제2 센서

40: 마이컴 50: 펄스 생성부

60: 구동부

본 발명은 로터 및 스테이터를 구비한 단상 스위치드 릴럭턴스 모터의 제어장치에 있어서, 단상 SRM의 회전수 및 저속 구동 제어용 로터위치를 검출하기 위한 제1 센서와, 고속 구동 제어용 로터위치를 검출하기 위한 제2 센서와, 제1 센서를 통해 검출된 단상 SRM의 현재 회전수에 따라 저속/고속 구동상태를 파악하여 제1 센서 또는 제2 센서의 로터위치 검출시점에서 구동신호를 출력하는 마이컴과, 마이컴에서 출력된 구동신호에 따른 펄스를 생성하는 펄스 생성부와, 펄스 생성부에서 생성된 펄스에 따른 전원을 공급하여 단상 SRM을 구동하는 구동부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 단상 SRM 제어장치의 바람직한 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 단상 SRM 제어장치를 나타낸 블록도, 도 3은 도 2의 제1 및 제2 센서 검출위치를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 단상 SRM 제어방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.

본 발명에 따른 SRM 제어장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 단상 SRM(10), 상기 단상 SRM(10)의 회전수 및 저속 구동 제어용 로터(12) 위치를 검출하기 위한 제1 센서(20), 고속 구동 제어용 로터(12) 위치를 검출하기 위한 제2 센서(30), 상기 제1 센서(20) 및 제2 센서(30)의 출력에 따라 현재 단상 SRM(10) 회전수와 저속 및 고속 구동 제어용 로터(12) 위치를 검출하고 현재 회전수에 따라 해당 검출 시점에서 단상 SRM(10)의 회전수에 상응하는 펄스 폭을 갖는 구동 펄스가 단상 SRM(10)에 인가되도록 구동신호를 출력하는 마이컴(40), 상기 마이컴(40)에서 출력된 구동신호에 따른 펄스를 생성하는 펄스 생성부(50), 상기 펄스 생성부(50)에서 생성된 펄스에 따른 전원을 공급하여 상기 단상 SRM(10)을 구동하는 구동부(60)를 포함하여 구성된다.

이때 제1 센서(20) 및 제2 센서(30)는 로터(12)가 회전함에 따른 광 투과/차단을 이용한 전기적 신호 변화를 출력하도록 포토 커플러 등의 광소자로 구성되는데, 도 3과 같이, 로터(12)가 회전함에 따른 각각의 감지신호를 출력하도록 스테이터(11) 일측에 소정 간격을 두고 설치된다.

이와 같이 구성된 단상 SRM의 제어방법을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 구동명령이 인가되면 마이컴(40)은 제1 센서(20)의 출력에 따라 로터(12)가 검출되는 시점에서 펄스 생성부(50)로 구동신호를 출력한다.

이때 저속 회전 즉, 10000rpm 이하의 회전수일 경우 정토크에 의한 올바른 방향으로의 구동이 중요하므로 정토크가 확실히 발생되는 위치 즉, 도 4와 같이, 제1 센서(20)의 로터(12) 검출시점에서 단상 SRM(10)을 구동한다.

다시 말해, 초기구동을 시작하여 저속회전이 진행되는 경우 상기 제1 센서(20) 검출 위치 이외의 위치에서 단상 SRM(10)을 구동하면 로터(12)의 목표 회전방향과는 반대의 역토크가 발생할 수 있으므로 정토크를 발생시킬 수 있는 확실한 위치 즉, 제1 센서(20)가 로터(12)를 검출하는 위치에서 단상 SRM(10)을 구동하는 것이다.

이어서 펄스 생성부(50)는 상기 구동신호에 상응하는 펄스를 구동부(60)에 공급한다.

그리고 구동부(60)는 상기 펄스에 상응하는 전원을 스테이터(11)에 공급하여 단상 SRM(10)을 회전시킨다.

이때 단상 SRM(10)의 로터(12)는 상술한 파킹 마그넷(13)에 의해 센서(20) 검출 위치임과 동시에 구동 토크 발생가능 위치에 정지된 상태이므로, 도 4와 같이, 전원이 인가된 스테이터(11)에서 발생된 인덕턴스 즉, 자력에 의해 끌어 당겨져 해당 방향으로 회전하게 되는 것이다.

이어서 마이컴(40)은 상기 제1 센서(20)의 출력에 따라 회전수를 연산하고 현재 저속 회전상태이면 도 4와 같이, 제1 센서(20)의 출력에서 로터(12) 위치가 검출되는 시점마다 단상 SRM(10)을 해당 회전수로 구동시키기 위한 구동 펄스가 공급되도록 펄스 생성부(50)로 구동신호를 출력한다.

이어서 펄스 생성부(50)는 마이컴(40)의 구동신호에 상응하는 펄스를 생성하여 구동부(60)로 인가하고 구동부(60)에 상기 펄스에 해당하는 전원을 공급하여 단상 SRM(10)을 해당 회전수로 구동시킨다.

한편, 회전수가 상승하여 10000rpm 이상의 고속회전 상태가 되면 저속과 달리 회전이 이루어지고 있는 상태이므로 도 4의 'a'지점과 같이 회전력을 최대로 하고 역토크가 발생되지 않는 위치에서 구동 펄스가 인가되어야 한다.

따라서 마이컴(40)은 상기 로터(12)가 'a'지점에 도달하는 시점을 검출할 수 있도록 설치된 제2 센서(30)의 출력에 따라 로터(12)가 검출되는 시점에서 구동신호를 펄스 생성부(50)로 출력한다.

이어서 펄스 생성부(50)는 상기 구동신호에 상응하는 펄스를 구동부(60)에 공급한다.

그리고 구동부(60)는 상기 펄스에 상응하는 전원을 공급하여 단상 SRM(10)을 회전시킨다.

이어서 마이컴(40)은 고속회전이 진행되면 제2 센서(30)를 통해 로터(12)가 검출되는 시점마다 현재 회전수에 따른 구동신호를 출력하여 단상 SRM(10)의 구동을 제어한다.

이때 제2 센서(30)를 통해 로터(12)가 검출되는 시점마다 마이컴(40)에서 출력되는 구동신호는 펄스 생성부(50)에서 출력되는 구동 펄스의 폭이 조정되어 해당 회전수를 유지할 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 단상 SRM 제어장치는 저속 및 고속 제어를 위한 로터 위치를 검출할 수 있도록 설치된 제1 및 제2 센서를 이용하여 정확하고 효율적인 단상 SRM 제어가 가능하여 실제 제품에 적용할 수 있으므로 해당 제품의 제조비용을 낮출 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 로터 및 스테이터를 구비한 단상 스위치드 릴럭턴스 모터의 제어장치에 있어서,

   단상 SRM의 회전수 및 저속 구동 제어용 로터위치를 검출하기 위한 제1 센서;

   고속 구동 제어용 로터위치를 검출하기 위한 제2 센서;

   상기 제1 센서를 통해 검출된 단상 SRM의 현재 회전수에 따라 저속/고속 구동상태를 파악하여 제1 센서 또는 제2 센서의 로터위치 검출시점에서 구동신호를 출력하는 마이컴;

   상기 마이컴에서 출력된 구동신호에 따른 펄스를 생성하는 펄스 생성부;

   상기 펄스 생성부에서 생성된 펄스에 따른 전원을 공급하여 상기 단상 SRM을 구동하는 구동부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 단상 스위치드 릴럭턴스 모터 제어장치.