KR200140953Y1 - 센서리스(sensorless) 무정류자 직류전동기 - Google Patents
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Abstract
본 고안은 위치센서를 구비하지 않는 무정류자 직류전동기에 관한 것이다. 본 고안은 전동기의 고정자 권선으로부터 검출한 PWM전압을 마이크로프로세서에 직접 입력시킬 수 있는 디지탈형태로 파형정형하는 파형정형부, 및 파형정형부로부터 파형정형된 신호를 입력받아 고정자 권선의 다음 통전신호를 발생하기 위한 6상의 위치신호를 발생하는 마이크로프로세서를 포함한다. 본 고안은 전동기로부터 검출한 역기전력에 나타나는 PWM신호를 필터링하지 않고, 파형정형하여 디지탈신호를 발생한다. 따라서, 본 고안은 PWM신호로 인한 스파이크 노이즈를 제거하며, 마이크로프로세서에서 실시간 처리를 할 수 있게 하므로써 전동기의 구동효율을 높여 주는 효과를 가져온다.
Description
제1도는 일반적인 센서라인 무정류자 직류전동기를 나타낸 구성도,
제2도는 제1도에서 역기전력검출부(30)의 상세구성도,
제3도는 본 고안에 의한 PWM신호처리블럭을 나타낸 구성도,
제4도는 제3도의 상세구성도,
제5도는 제4도의 각 부 출력파형도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
50 : 역기전력검출부 52 : 비교기
60 : 파형정형부 62 : 쉬프터
64 : 배타논리합게이트 70 : 마이크로프로세서
본 고안은 위치센서를 구비하지 않는 무정류자 직류전동기에 관한 것으로, 특히 전동기의 고정자 권선에 유기되는 전압으로부터 검출한 PWM신호를 실시간적으로 처리할 수 있도록 하는 센서리스(sensorless) 무정류자 직류전동기에 관한 것이다.
일반적으로 무정류자 직류전동기는 회전자의 자극위치를 검출하는 위치센서를 구비한다. 그런데, 이러한 무정류자 직류전동기를 공기조절기의 콤프레서에서 사용하는 경우와 같이 고온/고압의 조건하에서는 센서를 신뢰할 수 없게 된다. 이와 같은 경우에는 위치센서 대신 고정자(stator) 권선에 유기되는 전압신호를 검출하여 이에 근거하는 직류전동기의 통전(conducting)신호를 생성한다.
제1도는 이러한 일반적인 센서리스 무정류자 직류전동기를 나타낸 것이다. 제1도에서 구동부(10)는 트랜지스터들(TR1~TR6)을 이용하여 전동기(20)에 전압을 공급하며, 전동기(20)는 이 전압을 동력원으로하여 구동된다. 그리고, 역기전력검출부(30)는 구동부(10)로부터 전동기(20)에 유기되는 전압을 검출하여 이를 마이크로프로센서(40)로 출력한다. 마이클로프로세서(40)는 역기전력검출부(30)로부터 입력받는 신호를 이용하여 위치신호를 발생한다.
제2도는 제1도에서 위치신호발생블럭을 상세하게 나타낸 것이다. 역기전력검출부(30)는 전동기(20)의 고정자 권선으로 유기되는 3상의 역기전력(U,V,W)을 검출한다. 역기전력검출부(30)는 필터(32)를 이용하여, 검출한 역기전력에 포함되어 있는 스파이크 전압을 필터링한다. 그리고, 필터링된 아날로그의 검출전압을 비교부(34)를 통해 구형파로 발생시킨다. 마이크로 프로세서(40)는 구형파를 인가받아 6상의 위치신호(U+,U-,V+,V-,W+,W-)를 발생하여 제1도의 구동부(10)로 출력한다. 구동부(10)의 트랜지스터들(TR1~TR6)은 이와 같은 6상의 위치신호를 각각 베이스단으로 인가받는 것에 의해 온/오프되고, 이로부터 통전신호를 발생하여 전동기(20)의 고정자 권선으로 출력한다.
상술한 바에서, 전동기(20)에 유기되는 전압은 직류전원전압은 일정하게 하고 전압신호의 듀티(duty)를 제어하는 이른바 펄스폭변조(Pulse Width Modulation; 이하 'PWM'이라 함)된 신호이다. 따라서, 상술한 역기전력검출부(30)에서 검출하는 전압 또한 PWM신호가 된다. 이러한 PWM신호는 저항(R)과 커패시터(C)로 구성되는 아날로그 필터(32)를 통과하므로써 위상이 90°지연된다. 따라서, 마이크로프로세서(40)에서 실시간적으로 신호를 처리할 수 없는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은, 상술한 PWM신호를 마이크로프로세서에 직접 입력할 수 있는 형태로 파형정형하므로써, 마이크로프로세서의 실시간 처리를 가능하게 하는 센서리스 무정류가 직류 전동기를 제공함에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 의한 센서리스 무정류자 직류전동기는, 무정류가 직류전동기의 고정자 권선에 유기되는 전압을 검출하여 이로부터 얻어지는 위치신호를 이용하여 상기 전동기의 통전신호를 발생하는 센서리스(sensorless) 무정류자 직류전동기에 있어서, 상기 전동기의 고정자 권선으로부터 검출한 PWM전압을 마이크로프로세서에 직접 입력시킬 수 있는 디지탈형태로 파형정형하는 파형정형부, 및 상기 파형정형부로부터 파형정형된 신호를 입력받아 상기 고정자 권선의 다음 통전신호를 발생하기 위한 6상의 위치신호를 발생하는 마이크로 프로세서를 포함한다.
이하, 첨부한 제3도 내지 제5도를 참조하여 본 고안을 상세히 설명하기로 한다.
제3도는 본 고안에 의한 PWM신호처리블럭을 나타낸 것이다. 제3도의 본 고안은 먼저, 전동기(20)에 유기되는 전압으로부터 검출한 3상의 역기전압(U,V,W)과 직류전원전압(DC/2)을 입력받아 구형파의 역기전력을 발생하기 위한 역기전력검출부(50)를 구비한다. 역기전력검출부(50)에는 역기전력검출부(50)의 출력신호를 입력받아 후단의 마이크로프로세서(70)에 입력시킬 수 있는 형태로 파형정형하기 위한 파형정형부(60)가 연결된다. 그리고, 파형정형부(60)에는 파형정형부(60)의 출력신호를 입력받아 위치신호를 발생하기 위한 마이크로프로세서(70)가 연결된다.
제4도는 제3도의 구성을 상세하게 나타낸 것이다. 제4도는 제3도에서 입력되는 3상의 역기전압(U,V,W)중 1상(U)에 대해서만 도시하였으나, 다른 2개의 상에 대해서도 그 구성은 동일하다. 먼저, 연기전력검출부(50)는 역기전압(U)을 비반전단자(+)로 입력받고 직류전원전압(DC/2)을 반전단자(-)로 입력받아 비교하기 위한 비교기(52)로 구성된다. 파형정형부(60)는 역기전력검출부(50)의 비교기(52)로부터 출력되는 신호를 1개 펄스만큼 지연시키기 위한 쉬프터(Shifter)(62)와, 쉬프터(62)의 출력신호와 비교기(52)의 출력신호를 입력받아 배타논리합연산하기 위한 배타논리합게이트(Exclusive OR gate)(64)로 구성된다.
이와 같이 구성된 본 고안의 동작을 제5도의 신호파형도를 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 역기전력검출부(50)의 비교기(52)는 비반전단자(+)로 입력되는 역기전압(U)을 반전단자(-)로 입력되는 직류전원전압(DC/2)과 비교하여, 제5도의 (a)와 같은 파형을 발생한다. 비교기(52)는 이러한 파형을 파형정형부(60)에 두개의 경로로 입력시킨다. 먼저, 파형정형부(60)의 쉬프터(62)는 비교기(52)로부터 인가되는 파형을 제5도의 (b)에 나타낸 바와같이, 1개 펄스만큼 지연시켜 출력한다. 배타논리합게이트(64)는 쉬프터(62)의 출력신호와, 비교기(52)로부터 출력되는 쉬프트되기 이전의 신호를 입력받아 두 신호를 배타논리합연산한다. 배타논리합게이트(64)는 두개신호의 레벨이 일치하지 않을 때 하이레벨신호를 발생한다. 그러면, 마이크로프로세서(70)에는, 제5도(c)의 파형과 같이, PWM성분이 제거된 디지탈신호가 입력된다. 마이크로프로세서(70)는 이와 같은 디지탈신호를 이용하여 실시간적으로 위치신호를 발생시킬 수 있게 된다. 일반적으로 센서리스 무정류가 직류전동기에서는 역기전력의 제로크로스점(zero crossing point)을 찾아낸 후, 그 점을 기준으로 회전자(rotor)의 위치를 파악하므로써 통전신호를 발생한다. 제5도(c)의 파형에서 화살표로 나타낸 상승엣지가 이러한 역기전력의 제로크로스점이 된다.
이와 같이, 본 고안에 의한 센서리스 무정류가 직류전동기는 역기전력을 필터링하지 않고, 파형정형하여 깨끗한 디지탈신호를 발생한다. 따라서, 본 고안은 PWM신호로 인한 스파이크 노이즈를 제거하며, 마이크로프로세서에서 실시간 처리를 할 수 있게 하므로써 전동기의 구동효율을 높여 주는 효과를 가져온다.
Claims (2)
- 무정류자 직류전동기의 고정자 권선에 유기되는 전압을 검출하여 이로부터 얻어지는 위치신호를 이용하여 상기 전동기의 통전신호를 발생하는 센서리스(sensorless) 무정류자 직류전동기에 있어서, 상기 전동기의 고정자 권선으로부터 검출한 PWM전압을 마이크로프로세서에 직접 입력시킬 수 있는 디지탈형태로 파형정형하는 파형정형부; 및 상기 파형정형부로부터 파형정형된 신호를 입력받아 상기 고정자 권선의 다음 통전신호를 발생하기 위한 6상의 위치신호를 발생하는 마이크로프로세서를 포함하는 센서리스(sensorless) 무정류자 직류전동기.
- 제1항에 있어서, 상기 파형정형부는 상기 PWM전압을 입력받아 1개 펄스만큼 지연시켜 출력하는 쉬프터; 및 상기 PWM전압과 상기 쉬프터로부터의 PWM전압을 입력받아, 두 신호를 배타논리합연산하는 배타논리합연산소자로 구성되는 것을 특징으로 하는 센서리스(sensorless) 무정류자 직류전동기.
Priority Applications (1)
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| KR2019950039826U KR200140953Y1 (ko) | 1995-12-11 | 1995-12-11 | 센서리스(sensorless) 무정류자 직류전동기 |
Applications Claiming Priority (1)
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