KR200235877Y1

KR200235877Y1 - 무정류자 직류모터 제어장치

Info

Publication number: KR200235877Y1
Application number: KR2020010008559U
Authority: KR
Inventors: 김상욱; 박종묵
Original assignee: 아이에스모터코리아주식회사
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2001-10-10

Abstract

본 고안은 BLDC 모터를 제어하는 장치에 관한 것이다.

이러한 본 고안에서 모터 제어장치는, 구동신호에 따라 인버터가 무정류자 직류모터에 인가되는 직류전원을 제어하도록 된 무정류자 직류모터 제어시스템에 있어서, 사용자의 조작에 따라 소정의 펄스폭변조(PWM)신호를 발생하는 펄스폭변조신호 발생기; 상기 모터에 장착된 속도센서; 상기 모터로부터 회전자의 위치를 감지하기 위한 광센서신호를 입력받고, 상기 속도센서로부터 속도신호를 입력받으며, 상기 펄스폭변조신호 발생기로부터 펄스폭변조신호를 입력받아 소정의 구동신호를 생성하는 제어부; 및 상기 제어부의 구동신호에 따라 상기 인버터의 스위칭소자를 구동하는 게이트 구동부를 포함한다.

Description

무정류자 직류모터 제어장치 { APPARATUS FOR CONTROLING A BLDC MOTOR }

본 고안은 무정류자 직류 전동기(Brushless DC 모터) 제어기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기 자전거, 전기 스큐터, 전기 자동차 등과 같은 운송수단등에 사용되는 BLDC 모터를 제어하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 무정류자 직류 전동기(BLDC 모터)는 종래의 브러시(Brush)를 부착한 직류 전동기와 같이 기계적인 접점을 가지지 않으므로 잡음이 발생되지 않고 수명도 길어지는 장점이 있기 때문에 산업용기기, 가전기기, 운송기기 등의 모터로서 널리 사용되고 있다.

이러한 무정류자 직류 전동기는 영구자석으로 된 회전자의 자극에 맞춰 고정자 권선에 인가되는 전류의 상을 제어하기 위해 회전자의 위치센서로서 홀(hole) 센서를 사용하고 있다.

한편, 홀센서를 이용하지 않고 정류 엔코더와 광센서를 이용하여 회전자의 위치를 감지하는 개선된 BLDC모터는 각 상을 극별로 독립적 병렬로 권선하고 상호 연결없이 각 코일 권선은 n개의 풀(Full) H 브리지에 연결되는 n개의 다상으로 된 고정자와, 필요한 수의 자극으로 구성된 회전자와, 감지영역과 비감지영역으로 구분 구성되고, 축에 구성된 정류 인코더와, 감지영역에서 하이펄스를 생성하는 2n개의 광센서로 구성된다.

이와 같은 BLDC 모터를 구동하기 위한 종래의 제어기술은 풀 H 브리지에서 상하 아암(arm)의 단락을 방지하여 전력 스위칭소자(IGBT, MOSFET 등)를 보호하기 위해 휴지기간(dead time)을 생성해야 하므로 제어 알고리즘이 복잡하고, 다수의 입출력 포트가 있을 경우에는 고가의 CPU를 사용해야 하는 문제점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제어부를 순수한 디지털 EPLD로 구현하여 다수의 입출력 포트를 처리하고, 휴지기간을 없애 제어절차를 단순화시킨 BLDC모터 제어 장치를 제공 하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안에 따른 BLDC 모터 제어 시스템의 전체 구성을 도시한 블럭도,

도 2는 본 고안에 따라 고정자를 3상으로 할 경우 인버터의 개략도,

도 3은 도 2에 도시된 A상 H브리지의 상세 회로도,

도 4는 본 고안이 적용되는 BLDC 모터가 발생하는 광센서신호의 예,

도 5는 본 고안에 따라 속도를 산출하기 위해 모터카버에 속도센서를 부착한 예,

도 6은 도 1에 도시된 제어부의 세부 기능 블럭도,

도 7은 본 고안에 따른 구동신호 발생부에서 발생된 구동신호의 예,

도 8은 본 고안에 따라 이동속도를 검출하는 개념을 설명하기 위해 도시한 신호 파형도,

도 9는 도 6에 도시된 속도제어부의 제어 알고리즘을 도시한 흐름도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

102: 배터리 104: 인버터

106: 모터 108: 과전류검출부

110:전원공급부 112: 속도조절부

114: 펄스폭변조신호 발생부 116: 제어부

118: 게이트구동부 120: 속도센서

202,204,206: H브리지 502: 모터카버

610: 구동신호 발생부 620: 속도제어부

630: 신호결합부

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 장치는, 구동신호에 따라 인버터가 무정류자 직류모터에 인가되는 직류전원을 제어하도록 된 무정류자 직류모터 제어시스템에 있어서, 사용자의 조작에 따라 소정의 펄스폭변조(PWM)신호를 발생하는 펄스폭변조신호 발생기; 상기 모터의 회전부분에 장착된 속도센서; 상기 모터로부터 회전자의 위치를 감지하기 위한 광센서신호를 입력받고, 상기 속도센서로부터 속도신호를 입력받으며, 상기 펄스폭변조신호 발생기로부터 펄스폭변조신호를 입력받아 소정의 구동신호를 생성하는 제어부; 및 상기 제어부의 구동신호에 따라 상기 인버터의 스위칭소자를 구동하는 게이트 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.

본 고안에 따른 모터 제어 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리(102)와 인버터(104), 과전류검출부(108), 전원부(SMPS: 110), 속도조절부(112), PWM발생부(114), 제어부(116), 게이트구동부(118), 속도센서(도5의 120)로 구성되어 BLDC 모터(106)를 제어한다.

본 고안이 적용되는 BLDC 모터(106)는 고정자의 상수와 회전자의 극수를 적용대상의 요건에 따라 자유롭게 설계될 수 있으나 본 고안의 실시예에서는 이해의 편의를 위해 고정자의 상수를 3상(이를 A상 B상 C상으로 정의한다)으로 하고, 회전자 극수는 4극(2개의 N극과 2개의 S극)으로 된 BLDC 모터를 예로 들어 설명한다. 이러한 BLDC 모터(106)는 고정자 권선이 각 상별로 독립 권선 되어 있고, BLDC 모터(106)의 정류 엔코더에 설치되어 회전자의 위치를 검출하기 위한 광센서(X1,Y1,X2,Y2,Z1,Z2)로부터 각 상을 여자시키기 위한 광센서신호(회전자 위치감지신호)가 출력되어 본 고안에 따른 모터 제어장치로 입력된다. 이 때, 고정자의 상은 여자상과 1개 이상의 비여자상이 발생하도록 제어된다. 그리고 BLDC 모터(106)는 광센서신호 외에도 폐루프 제어를 위한 속도엔코더신호를 출력하나 본 고안에서는 개방루프 제어를 이용하므로 사용하지 않고, 모터를 보호하기 위하여 일정 온도 이상에서 작동되는 온도센서신호 등을 출력한다. 그리고 BLDC 모터(106)에 의해 이동하는 제어대상에는 이동 속도를 측정하기 위해 속도센서(도5의 120)가 설치되는데, 전기자전거의 경우, 후에 설명하는 바와 같이 모터카버에 속도센서(120)가 부착된다.

도 1에서, 배터리(BAT:102)는 인버터(104)의 스위칭소자를 통해 BLDC 모터(106)의 각 고정자 권선에 직류전원을 제공하고, 스위칭모드 전원공급장치 (SMPS: 110)는 배터리(102) 전원을 이용하여 시스템에서 필요로 하는 각종 전원을 발생한 후 제공한다. 이 때, 시스템에서 요구되는 전원은 각 회로소자를 동작시키기위한 Vcc전원과 제어전원, 게이트구동을 위한 구동전원 등이다.

과전류검출부(108)는 배터리(102)의 출력전류를 감시하여 과전류가 발생되는 것을 검출하기 위한 것이고, 속도조절부(112)는 운전자의 조작에 따라 속도조절신호를 발생하며, PWM발생부(114)는 속도조절신호에 따라 펄스폭이 가변되는 펄스폭변조(PWM)신호를 발생한다. 예컨대, 전기자전거의 경우에 자전거의 핸들에 장착된 그립의 조작에 따라 속도조절신호가 발생되고, 자전거의 속도를 증가시키고자 할 경우에 상대적으로 폭이 넓은 펄스폭변조(PWM)신호가 발생된다.

본 고안에 따른 제어부(116)는 다수의 입출력 포트를 제공하기 위해 EPLD로구현되며, BLDC 모터(106)로부터 광센서신호와 온도신호 등을 입력받고, 속도센서(120)로부터 속도센서신호를 입력받으며, 과전류검출부(108)로부터 과전류검출신호를 입력고, PWM발생부(114)로부터 속도에 따른 PWM신호를 입력받아 구동신호를 발생하여 게이트 구동부(118)를 통해 인버터의 스위칭소자를 제어한다. 이러한 제어부(116)는 후술하는 바와 같이 PWM신호와 광센서신호로부터 구동신호를 생성하고, 소정의 속도제어 알고리즘에 따라 정해진 속도범위에서만 동작하도록 제어 온/오프신호를 발생하며, 과전류나 모터의 과열등이 검출되면 회로소자를 보호하기 위해 제어 오프신호를 발생한다.

인버터(104)는 도 2에 도시된 바와 같이, 각 고정자 권선(106a,106b,106c)에 직류전원을 인가하기 위한 것으로, 모터의 종류(즉, 고정자 권선의 상 수)에 따라 구성이 달라질 수 있다. 본 고안의 실시예에서는 고정자 권선을 3상으로 할 경우, 3상을 구동하기 위한 인버터 회로를 보여 주고 있다. 하나의 상을 구동하기 위해서는 4개의 전력용 스위칭 소자(Q1~Q4)가 필요한데, 이들이 'H'자 형태로 연결되므로 'H브리지'라고도 한다. 그리고, 각 스위칭소자 부분을 아암(arm)이라고도 한다. 그리고 제1 스위칭소자(Q1)와 제2 스위칭소자(Q2)가 직렬 연결되어 있고, 제3 스위칭소자(Q3)와 제4 스위칭소자(Q4)가 직렬 연결되어 있으며, 이들 연결 중앙에 해당 고정자 권선이 연결된다. 스위칭 소자로는 전력용 반도체인 IGBT, MOSFET, FET 등이 널리 사용된다. 그리고 IGBT, MOSFET, FET 등과 같은 전력소자는 구동신호에 의해 직접 구동하기 어려우므로 통상 바이폴라 트랜지스터(TR)나 포토 카플러로 된 게이트 구동회로에 의해 구동하도록 되어 있다.

도 2를 참조하면, A상 H브리지(202)에서 각 스위칭소자(Q1~Q4)는 A1+, A1-, A2+, A2- 구동신호에 따라 각각 제어되고, B상 H브리지(204)에서 각 스위칭소자(Q1~Q4)는 B1+, B1-, B2+, B2- 구동신호에 따라 제어되며, C상 H브리지(206)에서 각 스위칭 소자(Q1~Q4)는 C1+, C1-, C2+, C2- 구동신호에 따라 제어된다.

이와 같은 구조에서 모터 제어는 각 스위칭 소자(Q1~Q4)들을 온/오프 제어하기 위한 게이트 구동신호를 생성하는 것이다. H브리지를 구동함에 있어서, 종래에는 4개의 스위칭 소자중에서 2개의 스위칭소자에 PWM신호를 인가하여 서로 엇갈리게 스위칭소자를 온/오프시킨다. 즉, 종래에는 회전자의 N극 위치에서 A1+ 구동신호와 A2- 구동신호를 동시에 하이로 하여 제1 스위칭소자(Q1)와 제4 스위칭소자(Q4)를 온시킴으로써 H브리지에서 전류 흐름이 '└┐'형이 되게 하고, S극 위치에서 A2+ 구동신호와 A1- 구동신호를 하이로 하여 제3 스위칭소자(Q3)와 제2 스위칭소자(Q2)를 온시킴으로써 전류 흐름이 '┌┘'형이 되게 하며, A1+ 구동신호와 A1- 구동신호 혹은 A2+ 구동신호와 A2- 구동신호가 동시에 하이가 되지 않도록 휴지기간(dead time)을 둔다.

그러나 본 고안에서는 후술하는 바와 같이, H 브리지의 하부 아암을 구성하는 스위칭소자들(Q2,Q4)은 구동 타이밍에 계속 오프시켜 두고, 상부 아암의 스위칭소자(Q1,Q3)에만 PWM신호를 인가하여 제어하므로 구동신호가 간단하고, 3상 2여자 방식의 광센서신호에 의해 A1+ 구동신호와 A1- 구동신호 혹은 A2+ 구동신호와 A2- 구동신호가 동시에 하이인 경우가 발생되지 않으므로, 휴지기간(dead time)을 고려할 필요가 없다. 따라서 본 고안에 따른 게이트 구동회로는 제어절차가 단순화되어 그 만큼 안전성을 향상시킬 수 있다.

도 3은 도 2에 도시된 A상 H브리지(202)의 상세 회로도로서, 게이트 구동부(118)에 사용되는 전원의 수를 개선한 것을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 즉, 종래에는 H 브리지를 구성하는 각 전력소자를 구동하기 위하여 요구되는 전원의 수가 적어도 '상부 아암 스위칭소자의 수+1'만큼 각각 필요하였으나 본 고안에서는 상부 아암의 구동에 포토 카플러(PC1,PC2)를 이용하여 전원을 격리시킴과 동시에 단지 2개의 전원만으로 모든 H브리지를 구동할 수 있도록 함으로써 요구되는 전원의 수를 줄인 것이다.

도 3을 참조하면, 제1 스위칭소자(Q1)의 게이트에는 포토 카플러(PC1)를 통해 구동전원(V2)이 연결되어 있다. 이 때 종래의 구동전원은 -측이 스위칭 소자의 소스와 권선의 연결점에 접속되어 있기 때문에 상부 아암 스위칭소자의 수만큼 각각의 전원이 요구되었으나 본 고안에서는 구동전원(V2)의 -측을 주 공급전원의 'V+'에 연결함으로써 하나의 구동전원(V2)을 상부 아암 스위칭소자들이 공통으로 사용할 수 있게 한 것이다.

도 3에서, 포토 카플러(PC1)가 온되면 해당 구동전원(V2)과 저항에 강하된 전압( V+와 V-사이 주 공급전원의 전압)의 합이 게이트에 인가되도록 되어 있으며, 포토 카플러(PC1)의 발광다이오드에는 제어전원(V1)이 연결되어 있다. 제2 스위칭소자(Q2)의 게이트는 저항을 통해 구동전원(V3)이 연결됨과 아울러트랜지스터(TR1)를 통해 V-와 연결되어, 트랜지스터(TR1)가 온되면 게이트가 로우 레벨이 되도록 되어 있다. 그리고 포토 카플러(PC1)의 발광다이오드에는 구동신호 A1+가 연결되어 포토 카플러(PC1)를 통해 제1 스위칭소자(Q1)를 온/오프 제어할 수 있도록 되어 있고, 트랜지스터(TR1)의 베이스에는 구동신호 A2+가 연결되어 제2 스위칭소자(Q2)를 온/오프 제어할 수 있도록 되어 있다. 이와 같이 본 고안에서는 구동전원(V2)의 V-측을 공급전원(BAT)의 'V+'에 연결하여 사용함으로써 하나의 전원으로 모든 상부 아암의 스위칭소자를 구동할 수 있으므로 요구되는 전원의 수를 줄일 수 있다. 도 3에서 제3 스위칭소자(Q3)와 제4 스위칭소자(Q4)의 구동회로(118b)는 제1 스위칭소자(Q1)와 제2스위칭 소자(Q2)의 구동회로(118a)와 동일하므로, 더 이상의 설명은 생략한다.

도 4는 본 고안이 적용되는 BLDC 모터가 발생하는 광센서신호의 예로서, 회전자가 4극일 때 3상 2여자 방식으로 설계한 경우를 도시한 감지신호 파형도이다.

본 고안이 적용되는 BLDC 모터(106)는 도면에는 도시되지 않았으나 3상 4극이므로 2개의 감지구간이 형성되고 6개의 광센서를 갖는 정류 엔코더가 사용된다. 이 때, 6개의 광센서는 X1, Y1, Z1, X2, Y2, Z2 순으로 배열되어 설치되어 있고, 각 센서에서 감지된 신호도 X1, Y1, Z1, X2, Y2, Z2라 한다. 여기서, X1,X2는 A상을 여자시키기 위한 센서이고, Y1,Y2는 B상을 여자시키기 위한 센서이며, Z1,Z2는 C상을 여자시키기 위한 센서이다.

본 고안이 적용되는 BLDC 모터(106)는 6개의 광센서중 정류 엔코더의 감지구간에서 순차적으로 2개씩의 광센서가 하이펄스를 출력하여 3상의 고정자 권선 중 2상만 순차적으로 여자된다.

도 5는 본 고안에 따라 제어대상의 이동속도를 검출하기 위한 속도센서의 부착 예로서, (가)는 모터카버(502)의 일부에 속도센서(120)를 부착한 것을 도시한 개략도이고, (나)는 속도센서(120)를 부착한 모터카버(502)의 단면도이다. 이와 같이 본 고안에 따라 속도제어되는 운송수단은 1회전을 검출하기 위한 속도센서(120)가 모터의 일부에 구비되어 있고, 모터는 운송수단의 바퀴(휠)에 부착되어 있어, 1회전 검출시마다 속도센서신호(구형펄스신호)가 발생되어 제어부(116)로 입력된다.

도 6은 도 1에 도시된 제어부의 세부 구성도로서, 본 고안에 따른 제어부(116)는 PWM신호와 광센서신호로부터 구동신호를 생성하는 구동신호 생성부(610)와, 소정의 속도제어 알고리즘에 따라 정해진 속도범위에서만 동작하도록 온/오프신호를 발생하는 속도제어부(620), 구동신호와 속도제어부(620)의 출력 및 과전류신호나 온도신호 등을 결합하여 최종적으로 게이트를 구동하기 위한 구동신호를 출력하는 신호결합부(630)로 구성된다.

그리고 구동신호 생성부(610)는 광센서신호를 입력받아 그대로 하부아암 구동신호를 발생하는 하부아암 구동신호 생성부(614)와, 광센서신호와 PWM신호를 결합(AND)하여 상부 아암신호를 발생하는 상부아암 구동신호 생성부(612)로 이루어진다. 이와 같이 구동신호 생성부에서 생성되는 구동신호는 다음 표 1과 같다.

센서신호(입력)	PWM신호(입력)	구동신호(출력)	제어 상(소자)	구동소자
X1,Y1,Z1,X2,Y2,Z2	pwm	A1+=X1pwm	A상(Q1)	상부 아암
		A2+=X2pwm	A상(Q3)
		B1+=Y1pwm	B상(Q1)
		B2+=Y2pwm	B상(Q3)
		C1+=Z1pwm	C상(Q1)
		C2+=Z2pwm	C상(Q3)
		A1-=X2	A상(Q2)	하부 아암
		A2-=X1	A상(Q4)
		B1-=Y2	B상(Q2)
		B2-=Y1	B상(Q4)
		C1-=Z2	C상(Q2)
		C2-=Z1	C상(Q4)

상기 표 1에서와 같이 A1+구동신호는 X1신호와 pwm신호의 AND연산으로 생성되고, A2+구동신호는 X2신호와 pwm신호의 AND연산으로 생성되며, A1-구동신호는 X2신호를 그대로 사용하고, A2-신호는 X1신호를 그대로 사용한다. B상 및 C상 구동신호도 A상과 동일한 방식으로 생성된다.

도 7은 본 고안에 따라 구동신호 발생부에서 발생된 A상 구동신호의 예로서, (가)는 하이펄스 기간 동안 A상이 여자되는 것을 나타내고, (나)는 BLDC 모터의 센서(X1)로부터 입력된 신호와 PWM발생부(114)로부터 입력된 PWM신호를 앤드(AND) 연산하여 생성된 제1 스위칭소자(Q1)를 구동하기 위한 A1+ 구동신호이다. (다)는 센서(X2)로부터 입력되는 신호를 그대로 사용하여 제2 스위칭소자(Q2)를 구동하기 위한 A1-구동신호이고, (라)는 광센서(X2)로부터 입력되는 신호와 PWM신호를 앤드(AND) 연산한 신호로서 제3 스위칭소자(Q3)를 구동하기 위한 A2+ 구동신호이며, (마)는 광센서(X1)로부터 입력되는 신호를 그대로 사용하여 제4 스위칭소자(Q4)를 구동하기 위한 A2- 구동신호이다.

도 7을 참조하면, 3상 2여자 방식의 제어대상 모터에서 X1이 '하이'인 경우는 Z2,X1이 모두 하이인 경우와 X1,Y1이 모두 하이인 경우뿐이므로, X1이 '하이'이면 X2 신호는 항시 '로우'이다. 따라서 도 7의 (다)에 도시된 A1-신호와 (라)에 도시된 A2+신호는 '로우'이고, (마)에 도시된 A2-신호는 '하이'이며, (나)에 도시된 A1+신호는 'PWM신호'가 된다.

도 8은 본 고안에 따라 BLDC 모터에 설치된 속도센서로부터 속도를 산출하는 개념을 설명하기 위해 도시한 신호파형도이다.

본 고안에서 BLDC 모터(106)가 장착된 대상(예컨대, 전기자전거)의 속도는 휠(바퀴)에 부착된 모터의 모터카버 회전을 검출하는 속도센서(120)를 이용하여 구한다. 즉, 속도센서(120)는 1바퀴 회전시마다 구형펄스를 출력하고, 클럭펄스는 일정한 주기로 계속 발생되고 있으므로 도 8에 도시된 바와 같이, 본 고안에서는 속도센서(120)로부터 입력된 구형펄스 사이(즉, 1바퀴 회전시)에 클럭을 카운트하여 속도를 산출한다. 예컨대, 속도가 빨라지면 1회전(속도센서신호와 속도센서신호 사이) 동안에 클럭에 의해 카운트된 카운트값은 감소하게 되고, 속도가 느려지면 카운트값이 증가하게 된다. 따라서 하한속도에 해당하는 카운트값을 '하한속도 카운트값(C_L)'으로 정의하고, 상한속도에 해당는 카운트값을 '상한속도 카운트값(C_H)'로 정의하면 카운트값을 측정하여 하한속도와 상한속도의 범위 내에서만 모터가 구동되도록 할 수 있다. 전기자전거의 경우, 속도범위를 3 내지 24 Km/H로 설정하는 것이 바람직하다.

도 9는 도 6에 도시된 속도 제어부의 제어 알고리즘을 도시한 흐름도이다.

도 9를 참조하면, 임의시간 t에 속도센서신호가 검출되었는지를 판단하여 속도센서신호가 검출되지 않으면, 제어회로를 오프한다(S1,S12). 제어회로가 오프되면 전기자전거일 경우에 모터가 아닌 사람의 힘(자전거 패달을 밟아 기어를 구동하여)에 의해 움직이게 된다.

속도센서신호가 검출되면, 클럭을 카운트하기 시작한다(S2). 이어 제1 카운터에 카운트값을 저장한 후 제1 카운터의 카운트값과 소정의 임계 카운트값(C_TH)을 비교한다(S3,S4). 이 때, 속도센서(120)에 의해 회전 시작이 검출된 후 1회전이 되기 전에 정지할 경우에는 다음 속도센서신호가 입력되지 않으므로 카운트값이 무한히 증가하게 된다. 따라서 임계 카운트값(C_TH)을 설정하여 카운트값이 일정한 값 이상이 되면, 제어회로를 오프한다.

이어 (t+1) 시간에 속도센서신호가 검출되면, 제1 카운터의 카운트값을 제2 카운터에 저장하고, 제2 카운터의 카운터값이 하한속도 카운트값(C_L)과 상한속도 카운트값(C_H) 사이에 있는지를 판단한다. 속도센서신호가 검출되지 않으면, 제2 카운터값을 0으로 한다(S6).

단계 S8에서 판단결과, 제2 카운터의 카운트값이 상,하한 속도 카운트값(C_L,C_H)을 벗어나면, 규정된 속도범위를 벗어 났으므로 제어회로를 오프하고(S12), 범위안에 속하면 제어회로를 온한 후 각 카운터의 저장값을 클리어하고, 다시 카운트를 시작한다(S9,S10). 만일, 전원오프이면 모든 제어과정을 종료한다(S11).

이와 같이 본 고안에 따른 모터 제어부는 제어대상의 속도를 감시하여 일정한 범위내에 있을 때만 PWM신호에 따라 모터를 구동하여 운전자가 원하는 속도로 달릴 수 있게 하고, 속도범위를 벗어나면 모터의 구동을 오프하여 수동으로 구동하게 한다. 그리고 정상 속도 범위에서 운전중일지라도 모터가 과열되거나 과전류가 검출되면 즉시 모터구동을 차단하여 모터나 회로소자가 파손되는 것을 방지한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따르면 모터를 제어함에 있어서 각 상부 스위칭소자를 구동하기 위한 구동전원을 공동으로 사용할 수 있도록 함으로써 요구되는 전원의 수를 줄이고, 센서로부터 입력되는 신호를 이용하여 하부 아암은 계속 오프시키고, 상부 아암만 PWM제어하므로 휴지시간을 고려할 필요가 없어 제어절차가 간단하며, 따라서 비용을 절감하고 제어의 안전성을 향상시킬 수 있다.

Claims

구동신호에 따라 인버터가 무정류자 직류모터에 인가되는 직류전원을 제어하도록 된 무정류자 직류모터 제어시스템에 있어서,

사용자의 조작에 따라 소정의 펄스폭변조(PWM)신호를 발생하는 펄스폭변조신호 발생기;

상기 모터에 장착된 속도센서;

상기 모터로부터 회전자의 위치를 감지하기 위한 신호를 입력받고, 상기 속도센서로부터 신호를 입력받으며, 상기 펄스폭변조신호 발생기로부터 신호를 입력받아 소정의 구동신호를 생성하는 제어부; 및

상기 제어부의 구동신호에 따라 상기 인버터의 스위칭소자를 구동하는 게이트 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무정류자 직류모터 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 게이트 구동부는 상기 인버터의 스위칭소자를 구동하기 위한 구동전원의 일측이 주 공급전원의 일단(V+)에 연결되어 게이트 구동에 요구되는 전원의 수를 줄인 것을 특징으로 하는 무정류자 직류모터 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는 펄스폭변조신호와 회전자의 위치를 감지하기 위한 신호로부터 구동신호를 생성하는 구동신호 생성부; 소정의 속도제어 알고리즘에 따라 정해진 속도 범위내에서만 동작하도록 온/오프신호를 발생하는 속도제어부; 상기 구동신호 생성부와 상기 속도제어부의 신호를 결합하여 정해진 속도범위에서만 상기 구동신호가 출력되도록 하는 신호결합부로 구성된 것을 특징으로 하는 무정류자 직류모터 제어장치.