KR20010068827A - 단상 스위치드 릴럭턴스 모터 구동 제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

단상 SRM의 역회전을 감지 및 방지하여 그에 따른 내부 소자의 손상을 방지할 수 있도록 한 단상 SRM 구동 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 단상 SRM과, 단상 SRM의 저속 구동용 로터 위치 검출을 위한 제1 센서와, 단상 SRM의 고속 구동용 로터 위치 검출을 위한 제2 센서와, 제1 센서 및 제2 센서의 출력을 논리곱하기 위한 앤드게이트와, 제1 센서 및 제2 센서의 출력에 따라 현재 단상 SRM 회전수와 저속 및 고속 구동 제어용 로터위치를 검출하고 그 회전수에 상응하는 펄스 폭을 갖는 구동 펄스가 단상 SRM에 인가되도록 구동신호를 출력하며, 앤드게이트의 출력에 따라 단상 SRM의 역회전을 감지시 구동신호 출력을 차단하는 마이컴과, 마이컴에서 출력된 구동신호에 따른 펄스를 생성하는 펄스 생성부와, 펄스 생성부에서 생성된 펄스에 상응하는 전원을 공급하여 상기 단상 SRM을 구동하는 구동부를 포함하여 구성되므로 제품의 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

단상 스위치드 릴럭턴스 모터 구동 제어장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DRIVING CONTROL OF SINGLE PHASE SWITCHED RELUCTANCE MOTOR }

본 발명은 모터에 관한 것으로서, 특히 단상 스위치드 릴럭턴스모터(Switched Reluctance Motor: 이하, SRM)의 구동 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 SRM은 단상, 2상, 3상 등이 있는데, 단상 SRM의 경우 구조 및 구동회로가 간단하여 저가로 구현할 수 있으나, 로터 위치에 따라 기동이 불가능한 경우가 발생하고 회전방향을 임의로 결정할 수 없다.

따라서 이를 해결하기 위한 기술이 개발되었는데, 이와 같은 기술이 적용된 종래의 기술에 따른 단상 SRM 구동장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 단상 SRM(10), 상기 단상 SRM(10)의 회전수 및 저속 구동 제어용 로터(12)위치 검출을 위한 제1 센서(20), 고속 구동 제어용 로터(12) 위치 검출을 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 그 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 상응하는 전원을 공급하여 상기 단상 SRM(10)을 구동하는 구동부(60)를 포함하여 구성된다.

이때 단상 SRM(10)은 도 2에 도시된 바와 같이, 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 구성된다.

이와 같이 구성된 종래의 기술에 따른 단상 SRM 구동장치의 동작을 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 정 토크(Touqe)에 의한 올바른 방향으로의 구동이 중요하므로 도 2와 같이, 정 토크가 확실히 발생되는 위치를 검출하도록 설치된 제1 센서(20)의 출력에 따라 구동신호를 출력하는 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, 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, 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 회전력을 최대로 하고 역 토크가 발생되지 않는 위치에서 구동 펄스가 인가되어야 한다.

따라서 마이컴(40)은 도 2와 같이, 상기 로터(12)가 상기 위치에 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.

한편, 정회전중 구동신호 발생을 중지하고 관성으로 회전시킬 경우 시간이 경과함에 따라 회전자의 회전속도가 저하되는데, 이때 다시 구동신호를 발생할 경우 역회전 위치에서 구동신호가 입력되어 로터(12)가 역회전하는 경우가 발생한다.

종래의 기술에 따른 단상 SRM은 역회전 위치에서 구동신호가 입력되어 로터의 역회전이 이루어질 수 있는데, 이때 역회전에 의한 전류가 내부 소자를 파괴시킬 수 있는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 단상 SRM의 역회전을 감지 및 방지하여 그에 따른 내부 소자의 손상을 방지할 수 있도록 한 단상 SRM 구동 제어장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 단상 SRM 구동장치의 구성을 나타낸 블록도

도 2는 도 1의 SRM의 구조를 나타낸 도면

도 3은 본 발명에 따른 단상 SRM 구동 제어장치의 구성을 나타낸 블록도

도 4는 본 발명에 따른 단상 SRM 구동 제어방법을 나타낸 플로우챠트

도 5는 본 발명에 따른 단상 SRM 정/역회전 판단방법을 설명하기 위한 파형도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10: 단상 SRM 20: 제1 센서

30: 제2 센서 50: 펄스 생성부

60: 구동부 400: 마이컴

700: 앤드게이트

본 발명에 따른 단상 SRM 구동 제어장치는 단상 SRM과, 단상 SRM의 저속 구동용 로터 위치 검출을 위한 제1 센서와, 단상 SRM의 고속 구동용 로터 위치 검출을 위한 제2 센서와, 제1 센서 및 제2 센서의 출력을 논리곱하기 위한 앤드게이트와, 제1 센서 및 제2 센서의 출력에 따라 현재 단상 SRM 회전수와 저속 및 고속 구동 제어용 로터위치를 검출하고 그 회전수에 상응하는 펄스 폭을 갖는 구동 펄스가 단상 SRM에 인가되도록 구동신호를 출력하며, 앤드게이트의 출력에 따라 단상 SRM의 역회전을 감지시 구동신호 출력을 차단하는 마이컴과, 마이컴에서 출력된 구동신호에 따른 펄스를 생성하는 펄스 생성부와, 펄스 생성부에서 생성된 펄스에 상응하는 전원을 공급하여 상기 단상 SRM을 구동하는 구동부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 단상 SRM 구동 제어방법은 단상 SRM, 상기 단상 SRM의 로터 위치를 검출하는 제1 센서, 초기 정회전시 상기 제1 센서에 비해 소정 시간차를 두고 단상 SRM의 로터 위치를 검출하는 제2 센서 및 마이컴을 구비한 단상 스위치드릴럭턴스 모터 구동 제어장치의 제어방법에 있어서, 소정 판단시점에서 제1 센서 및 제2 센서의 출력에 따라 단상 SRM의 정/역회전을 판단하는 단계, 그 판단결과 역회전이면 단상 SRM의 구동을 정지시키는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 단상 SRM 구동 제어장치 및 방법의 바람직한 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 단상 SRM 구동 제어장치의 구성을 나타낸 블록도, 도 4는 본 발명에 따른 단상 SRM 구동 제어방법을 나타낸 플로우챠트이고, 도 5는 본 발명에 따른 단상 SRM 정/역회전 판단방법을 설명하기 위한 파형도이다.

본 발명에 따른 단상 SRM 구동 제어장치는 마이컴(400) 및 앤드게이트(700)를 제외하고는 종래기술의 구성과 동일하므로 동일한 구성요소에 대해서는 설명을 생략하고 종래기술과 동일한 도면부호를 부여하기로 한다.

따라서 본 발명의 구성을 살펴보면, 도 3에 도시된 바와 같이, 단상 SRM(10), 제1 센서(20), 제2 센서(30), 펄스 생성부(50), 구동부(60), 상기 제1 센서(20) 및 제2 센서(30)의 출력을 논리곱하기 위한 앤드게이트(700), 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 그 회전수에 상응하는 펄스 폭을 갖는 구동 펄스가 단상 SRM(10)에 인가되도록 구동신호를 출력하며 상기 앤드게이트(700)의 출력에 따라 단상 SRM(10)의 역회전을 차단하기 위한 마이컴(400)을 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에서 단상 SRM의 기본적인 구동은 종래기술과 동일하므로 상세한 설명을 생략하고 역회전 감지에 관력된 동작을 도 4를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 외부의 동작명령 즉, 소정 회전수로 단상 SRM을 구동시키기 위한 명령이 입력되면, 마이컴(400)이 이를 인식하고 상기 외부의 동작명령에 상응하도록 펄스 생성부(50)로 제어신호를 출력한다.

이에 따라 펄스 생성부(50)가 소정 구동 펄스를 생성하여 구동부(60)에 공급하고 그에 따라 구동부(60)가 전원을 공급하여 단상 SRM(10)을 동작시킨다.

따라서 마이컴(400)은 단상 SRM(10)이 구동중인지 판단하여(S41), 제2 센서(30)의 출력을 인터럽트 시키고(S42), '포트 3'을 통해 입력되는 앤드게이트(700)의 출력이 '하이'인지 판단한다(S43).

이어서 상기 판단결과(S43), '포트 3'을 통해 '하이'가 입력되면 정방향 회전으로 판단하고(S44), '포트 3'을 통해 '로우'가 입력되면 역방향 회전으로 판단하여(S45), 단상 SRM(10)의 구동을 정지시킨다(S46). 따라서 단상 SRM(10)의 역회전 및 그에 따른 역기전력이 내부 소자에 인가되는 것을 방지한다.

이때 정/역회전 판단방법을 보다 상세하게 살펴보면, 먼저, 마이컴(400)은 '포트 1' 즉, 제2 센서(30)의 출력이 입력되는 시점을 기준으로 정/역 회전을 판단한다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 정방향 회전의 경우 제2 센서(30)에서 로터(12)를 감지하는 시점에 비해 제1 센서(20)에서 로터(12)를 감지하는 시점이약간 앞서게 되지만 해당 판단구간에서 제2 센서(30)는 '하이'이고 제1 센서(20)도 '하이'를 유지하고 있는 상태이므로 '포트 3' 입력 즉, 앤드게이트(700)의 출력이 '하이'가 된다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 역방향 회전의 경우 제2 센서(30)에서 로터(12)를 감지하는 시점에 비해 제1 센서(20)에서 로터(12)를 감지하는 시점이 약간 뒤지게되므로 해당 판단구간에서 제1 센서(20)가 로터(12)를 감지하지 못하여 그 출력이 '로우'상태를 유지하고 그에 따라 '포트 3'입력 즉, 앤드게이트(700)의 출력이 '로우'가 된다.

본 발명에 따른 단상 스위치드 릴럭턴스 모터 구동 제어장치 및 방법은 단상 스위치드 릴럭턴스 모터의 역회전을 감지하여 차단하므로서 내부 소자의 손상을 방지하므로 제품의 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 단상 SRM,

   상기 단상 SRM의 저속 구동용 로터 위치 검출을 위한 제1 센서,

   상기 단상 SRM의 고속 구동용 로터 위치 검출을 위한 제2 센서,

   상기 제1 센서 및 제2 센서의 출력을 논리곱하기 위한 앤드게이트,

   상기 제1 센서 및 제2 센서의 출력에 따라 현재 단상 SRM 회전수와 저속 및 고속 구동 제어용 로터위치를 검출하고 그 회전수에 상응하는 펄스 폭을 갖는 구동 펄스가 단상 SRM에 인가되도록 구동신호를 출력하며 상기 앤드게이트의 출력에 따라 단상 SRM의 역회전을 감지시 구동신호 출력을 차단하는 마이컴,

   상기 마이컴에서 출력된 구동신호에 따른 펄스를 생성하는 펄스 생성부,

   상기 펄스 생성부에서 생성된 펄스에 상응하는 전원을 공급하여 상기 단상 SRM을 구동하는 구동부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 단상 스위치드 릴럭턴스 모터 구동 제어장치.
2. 단상 SRM, 상기 단상 SRM의 로터 위치를 검출하는 제1 센서, 초기 정회전시 상기 제1 센서에 비해 소정 시간차를 두고 단상 SRM의 로터 위치를 검출하는 제2 센서 및 마이컴을 구비한 단상 스위치드 릴럭턴스 모터 구동 제어장치의 제어방법에 있어서,

   소정 판단시점에서 상기 제1 센서 및 제2 센서의 출력에 따라 단상 SRM의정/역회전을 판단하는 단계,

   상기 판단결과 역회전이면 단상 SRM의 구동을 정지시키는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 단상 스위치드 릴럭턴스 모터 구동 제어방법.