KR20030063583A - Inductance Measurement Method for Sensorless Control of SRM - Google Patents

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KR20030063583A
KR20030063583A KR1020020003781A KR20020003781A KR20030063583A KR 20030063583 A KR20030063583 A KR 20030063583A KR 1020020003781 A KR1020020003781 A KR 1020020003781A KR 20020003781 A KR20020003781 A KR 20020003781A KR 20030063583 A KR20030063583 A KR 20030063583A
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KR1020020003781A
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안진우
박성준
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에스알텍 주식회사
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage

Abstract

PURPOSE: A method for detecting a position of a rotor in a switched reluctance motor is provided to generate the low level current and estimate the inductance by applying a pulse voltage regardless of a driving torque to a phase of the switched reluctance motor which is not excited. CONSTITUTION: A method for detecting a position of a rotor in a switched reluctance motor is to measure position information of a rotor necessary for driving the switched reluctance motor without using an additional position sensor such as an encoder. A pulse voltage regardless of a driving torque is applied to a phase of the switched reluctance motor which is not excited and the low level current is generated thereby. The inductance is estimated from a predetermined formula by using the low level current, the pulse voltage, and a sustain time of the pulse voltage.

Description

에스알엠의 센서리스 제어를 위한 인덕턴스 측정기법 { Inductance Measurement Method for Sensorless Control of SRM }Inductance Measurement Method for Sensorless Control of SRM

본 발명은 구조가 간단, 견고한 브러쉬리스 전동기로써 고속운전이 가능하면서 직류 직권 전동기의 속도-토크특성을 가지고 있으며, 제어성능 및 고속운전성능 등이 우수한 장점으로 인하여 선진국을 중심으로 가전기기, 전기자동차, 항공기 및 산업전반에 걸쳐 그 응용영역을 확대해가고 있는 SRM의 센서리스 제어를 위한 인덕턴스 측정기법과 회전자의 위치를 검출하는 방법에 관한 것이다.The present invention has a simple structure, robust brushless motor, capable of high speed operation, has the speed-torque characteristic of a DC series motor, and has excellent control performance and high speed driving performance. The present invention relates to an inductance measuring technique and a method for detecting the position of a rotor for the sensorless control of SRM, which is expanding its application area throughout the aircraft and the industry.

펄스형의 여자전원에 의해 운전되는 SRM의 고효율 및 고성능 운전을 위해서는 인덕턴스 프로파일에 동기화한 제어가 필수적이므로 회전자 위치에 따른 적절한 스위칭 동작을 위해서는 회전자 위치각에 대한 정보를 검출하기 위한 위치 검출 장치가 필수적이다. 회전자 위치각의 검출은 일반적으로 엔코더나 레졸버를 사용하나, 이러한 기계적인 외부 위치센서는 분해능이 높을 수 록 단가가 상승하게 된다. 따라서 설치비용에 대한 부담을 줄이기 위해서 저가형 엔코더를 사용하거나 이를 완전히 제거하기 위한 센서리스 구동에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Synchronized control to inductance profile is essential for high efficiency and high performance operation of SRM driven by pulsed excitation power source. Position detection device for detecting information on rotor position angle for proper switching operation according to rotor position Is essential. Rotor position angle detection generally uses encoders or resolvers. However, the higher the resolution of these mechanical external position sensors, the higher the cost. Therefore, research is being actively conducted on the use of a low-cost encoder or a sensorless drive for completely eliminating the burden on the installation cost.

SRM은 릴럭턴스 토크(reluctance torque)를 이용하여 회전력을 발생하는 전동기구로써 릴럭턴스 토크는 고정자 또는 회전자 한 쪽에만 여자에너지를 인가할 때 자기적 구조에 의존하여 발생하는 토크로서 자기회로의 릴럭턴스와 여자에너지의 변화로 발생되며, 여자에너지를 인가한 상의 릴럭턴스가 최소화되려는 특성에기인한다. 도 1은 이중 돌극형 SRM 구동시스템의 기본 구성도 이다.SRM is a power device that generates rotational force by using reluctance torque. Reluctance torque is a torque that is generated depending on magnetic structure when applying excitation energy to only stator or rotor. It is caused by the change of the turn and the excitation energy, and is due to the characteristic that the reluctance of the phase to which the excitation energy is applied is minimized. 1 is a basic configuration of a dual salient SRM driving system.

전동기의 토크 식을 구하기 위하여 코에너지(coenergy)의 개념을 이용하면 이중돌극형 SRM의 한 상에 대한 토크는 회전자의 위치각,에 대한 코에너지의 편미분항으로서 식 (1)과 같이 구해진다.Using the concept of coenergy to find the torque formula of a motor, torque on one phase of a double-pole type SRM Is the position angle of the rotor, The partial derivative of the nose energy with respect to

여기서는 한상의 토크,는 코에너지는 상권선의 전류,은 인덕턴스,는 회전자 위치각을 의미한다. 이 식에서 토크는 전류의 제곱에 비례하므로 상전류의 방향과 무관하며, 인덕턴스의 기울기에 따라서 토크의 극성이 바뀌므로 부 토크가 발생하는 회전자의 위치각도가 존재한다. 그러므로 SRM은 부 토크의 억제를 위해서 반드시 회전자의 위치각에 동기시켜 스위칭 동작을 하여야 한다.here Is the torque of the Hansang, Nose energy Is the current of the winding, Silver inductance, Denotes the rotor position angle. In this equation, since torque is proportional to the square of the current, it is irrelevant to the direction of the phase current, and since the polarity of the torque changes according to the inductance slope, there is a position angle of the rotor where negative torque occurs. Therefore, in order to suppress negative torque, the SRM must switch in synchronization with the position angle of the rotor.

SRM에서 정확한 스위칭 동작으로 원하는 토크를 발생시키기 위해서는 상전류에 대한 해가 필수적이다. 상전류를 해석하기 위한 SRM의 상 전압방정식은 다음과 같다.In SRM, the solution to phase current is essential to generate the desired torque with the correct switching behavior. The phase voltage equation of SRM for analyzing phase current is as follows.

여기서는 상전압,은 권선저항,는 회전자각속도이다.here Is the phase voltage, Silver winding resistance, Is the rotor angular velocity.

식 (2)의 상전압 방정식에서 우변의 두 번째 항은 역기전력에 해당된다. 따라서 역기전력 항은 다음 식으로 표현된다.In the phase voltage equation of equation (2), the second term on the right side corresponds to the counter electromotive force. Therefore, the back EMF term is expressed by the following equation.

여기서이다.here to be.

식 (3)에서 보는 바와 같이 역기전력은 직류전동기와 동일한 형태를 취하고 있으며, 식(1)의 토크식은 직류직권전동기와 동일한 형태를 취하고 있다. 따라서 SRM의 속도-토크 특성은 직류 직권전동기와 동일한 특성을 갖고 있음을 알수 있다.As shown in equation (3), the counter electromotive force takes the same form as the direct current motor, and the torque equation in the equation (1) takes the same form as the direct current series motor. Therefore, it can be seen that the speed-torque characteristic of SRM has the same characteristics as the DC series motor.

SRM 전동기는 간단한 구조이고 자극이 돌출된 구조이지만 최적의 동작상태에서 운전하기 위해서는 회전자의 위치정보를 얻어야 된다. 회전자의 위치 및 속도를 검출하는 센서로는 홀 소자, 레졸버 및 엔코더 등이 사용되고 있다.SRM motor has simple structure and protruding magnetic pole, but it needs to get the position information of the rotor in order to operate in the optimal operation state. Hall elements, resolvers, encoders, and the like are used as sensors for detecting the position and speed of the rotor.

홀 소자는 회전자의 자기적 위치에 따라 180°마다 출력신호를 변화시키는 센서로 3개의 홀 소자를 사용하는 영구자석 전동기의 경우 회전자 위치는 60°간격으로 측정되어진다. 하지만 60°간격 내에서는 더 이상의 정밀도로 위치를 검출할 수가 없고 자기 검출을 위한 홀 소자의 적절한 배치가 곤란하며, 외부 자계의 영향을 받기 쉽다.The Hall element is a sensor that changes the output signal every 180 ° according to the magnetic position of the rotor. In the case of a permanent magnet motor using three Hall elements, the rotor position is measured at 60 ° intervals. However, within 60 ° intervals, the position cannot be detected with more precision, the proper arrangement of the Hall elements for magnetic detection is difficult, and it is susceptible to external magnetic fields.

레졸버의 경우 회전자의 위치 및 속도를 연구적으로 검출할 수 있다는 장점은 있으나, 고가로 인한 경제적인 문제점과 센서의 안정성을 확보하기 위한 전동기의 설계 및 가공 공정이 복잡해지는 단점이 있다.The resolver has the advantage of being able to detect the position and speed of the rotor research, but has the disadvantage of economical due to the high cost and complicated design and processing of the motor to secure the stability of the sensor.

엔코더를 사용하는 경우에는 축의 한 쪽을 엔코더용으로 할당해야 하기 때문에 방열용 팬을 부착하기 어려우며 장시간 사용할 때 방열에 대한 문제점이 설계에 고려되어야 하는 단점이 있다. 또한 센서를 부착할 경우에 회전축에 대하여 매우 정밀하게 부착되어져야 하므로 대량생산이 어렵고 부착된 센서는 사용환경에 영향을 받기 때문에 주위 온도가 높거나 습기가 심한 곳 또는 진동이 심한 환경에서는 센서의 신뢰도가 감소한다. 따라서 이러한 문제점들을 고려하여 최근에 회전자의 위치 검출기나 속도센서 없는 센서리스 방식이 많이 연구되고 있다.In the case of using an encoder, one side of the shaft needs to be allocated for the encoder, so it is difficult to attach a heat dissipation fan, and the problem of heat dissipation must be considered in the design when used for a long time. In addition, when attaching the sensor, it must be attached to the rotating shaft very precisely, so mass production is difficult and the attached sensor is affected by the use environment, so the reliability of the sensor in high ambient temperature, high humidity, or high vibration environment Decreases. Therefore, in consideration of these problems, the sensorless method without a position detector or a speed sensor of a rotor has been studied in recent years.

기존의 센서리스 방식은 전압과 전류를 이용하여 간접적으로 인덕턴스를 측정하는 방식으로 인덕턴스 법이 있다. 전동기의 상인덕턴스는 회전자 위치에 따라 변한다. 보통 SRM의 상인덕턴스는 최대치/최소치의 비가 3이상이고 잘 설계된 경우에는 10이상이므로 전압과 전류를 이용하여 이 값을 계산할 수 있다면 간접적으로 인덕턴스를 알 수 있는 방식이다.Conventional sensorless method indirectly measures inductance by using voltage and current. The merchant inductance of the motor varies with the rotor position. Normally, the inductance of SRM is more than 3 when the maximum / minimum value is more than 10, and it is more than 10 when it is well designed, so it is possible to know the inductance indirectly if this value can be calculated using voltage and current.

SRM의 고정자 전압방정식은 식 (4)와 같다.The stator voltage equation of the SRM is shown in equation (4).

여기서 V는 인가전압, L은 전동기 상인덕턴스이다. 식(4)에서 L에 대해 정리하면Where V is the applied voltage and L is the motor inductance. If you sum up L in equation (4)

여기서 A=(di/d)/i , B=(V/i)-R 이며는 이전 샘플에서 구한 값이다.Where A = (di / d) / i, B = (V / i) -R Is the value from the previous sample.

식 (5)를 이용하여 간접적으로 회전자위치를 알 수 있지만 실시간으로 인덕턴스를 계산하는데는 어려움이 따른다. 또한, 측정오차나 잡음에 의한 오차를 보상할 만한 신뢰도를 확보하지 못한 상태이다.Equation (5) can be used to know rotor position indirectly, but it is difficult to calculate inductance in real time. In addition, it is in a state in which reliability is not secured to compensate for errors caused by measurement errors or noise.

본 발명은 상기와 같은 방식과는 다른 새로운 방식으로 토크를 발생하지 않고 있는 상에 펄스 전압을 인가하고 이 때 발생하는 전류로부터 SRM의 상 인덕턴스를 측정하여 회전자의 위치를 검출하는 방법을 제안하였다. 제안된 회전자 위치 검출방식은 정지 및 기동시에도 회전자의 위치를 검출할 수 있어 기존의 기동에 대한 문제를 해결하였다. 따라서 온·오프각 제어에 의한 광범위한 속도영역에서 안정된 속도제어가 가능할 뿐만 아니라, 기존의 엔코더를 제거함으로 인하여 제어기 저가격화를 구현함으로써 SRM의 실용화 가능성을 높였으며, 실험을 통해 입증되었다.The present invention proposes a method for detecting the position of the rotor by applying a pulse voltage to a phase that is not generating torque in a new manner different from the above and measuring the phase inductance of the SRM from the generated current. . The proposed rotor position detection method can detect the position of the rotor even during stop and start, which solves the problem of the conventional start. Therefore, not only stable speed control is possible in a wide range of speeds by on / off angle control, but also the possibility of practical use of SRM is enhanced by realizing low price of controller by eliminating the existing encoder, and proved through experiments.

도 1 SRM 구동시스템Figure 1 SRM drive system

도 2 선형 인덕턴스/주기 변환기Fig. 2 Linear Inductance / Periodic Converter

도 3 미소 전류 인가시 SRM의 상 등가회로Fig. 3 A phase equivalent circuit of SRM when a small current is applied

도 4 펄스전압 인가시 상전압 및 상전류 파형Fig. 4 Phase voltage and phase current waveforms when pulsed voltage is applied

도 5 전체 시스템의 블록도5 is a block diagram of the entire system

도 6 인덕턴스 프로파일 및 인덕턴스 검출용 전류6 Inductance profile and current for inductance detection

(a) 전기각의 변화에 따른 인덕턴스 프로파일(a) Inductance profile according to the change of electric angle

(b) 전기각의 변화에 따른 인덕턴스 검출전류(b) Inductance detection current according to the change of electric angle

도 7 회전자 위치에 따른 전류 피크치 변화Figure 7 Current peak value change according to the rotor position

도 8 회전자 위치에 따른 펄스 전류,샘플홀드 값 및 계산된 인덕턴스Figure 8 Pulse current, sample hold value and calculated inductance according to rotor position

도 9 인덕턴스 추정을 위한 B상 전류, A상 신호 및 A상 전류Fig. 9 Phase B current, phase A signal, and phase A current for inductance estimation

SRM에 상 전압을 인가하고 토크성분인 상전류를 검출하면 이론적으로는 상 인덕턴스를 계산할 수가 있어 회전자의 위치에 대한 정보를 얻을 수 있다. SRM은 단속적인 여자 전원이 각 상 권선에 순차적으로 인가되어 구동되므로 항상 토크발생을 위한 상전류가 도통하지 않는 상이 존재하게 된다. 따라서 SRM에서 상전류가도통되지 않는 상으로부터 인덕턴스를 측정할 수 있다. 상전류가 도통되지 않는 상에 전압을 인가하고 전류를 검출하여 상 인덕턴스를 측정할 수 있으나, 운전 중에는 역기전력을 무시할 수 가 없으며, 저항에 의한 전압강하도 무시할 수가 없다. 특히 인덕턴스 검출을 위한 상전류가 토크 맥동을 유발해서는 안 된다. 이러한 제한 조건을 만족하기 위해서는 인덕턴스 측정을 위한 전류가 매우 작은 값이 되어야 한다. 이를 위해 폭이 매우 좁은 펄스전압을 인가하여 미소전류를 발생시키면 미소 전류에 의해 저항의 전압강하 및 역기전력 성분은 무시될 수 있으며, 상 전압방정식은 단순히 인덕턴스 항으로 보아도 무방하다. 따라서 SRM에서 상전류가 매우 작다면 식 (2)의 전압방정식은 식 (6)과 같이 간단히 표현된다.When the phase voltage is applied to the SRM and the phase current as a torque component is detected, the phase inductance can be theoretically calculated to obtain information about the position of the rotor. Since the SRM is driven by applying an intermittent exciting power to each phase winding sequentially, there is always a phase in which phase current for torque generation is not conducted. Thus, inductance can be measured from a phase in which no phase current is conducted in SRM. The phase inductance can be measured by applying a voltage to the phase in which the phase current is not conducting and detecting the current, but the back electromotive force cannot be ignored during operation, and the voltage drop caused by the resistance cannot be ignored. In particular, the phase current for inductance detection should not cause torque pulsations. To meet this limitation, the current for inductance measurement must be very small. For this purpose, if a small current is generated by applying a very narrow pulse voltage, the voltage drop and the counter electromotive force component of the resistance can be ignored by the small current, and the phase voltage equation may be simply viewed as an inductance term. Therefore, if the phase current is very small in SRM, the voltage equation of Eq. (2) is simply expressed as Eq. (6).

식 (6)을 전기적인 등가회로로 표현하면 도 3과 같다.Equation (6) is expressed as an electrical equivalent circuit as shown in FIG.

SRM의 상 인덕턴스는 위치의 함수만으로 간단히 표현되어진다. 도 3의 회로에서 SW1을 온하고 일정시간 후 이 때 흐르는 전류를 검출하여 계산하면 인덕턴스를 추정할 수 있다.The phase inductance of SRM is simply expressed as a function of position. In the circuit of FIG. 3, the inductance can be estimated by turning on SW1 and detecting and calculating the current flowing at this time.

이 때 인덕턴스 검출용 전류는 토크 발생에 영향을 미치지 않을 정도의 작은 값이 되는 시간으로 설정하여야 한다. 도 4는 인덕턴스 계산을 위해 SRM의 상 전압을 인가할 경우의 상전류 파형이다.At this time, the inductance detection current should be set to a time that is small enough not to affect torque generation. 4 is a phase current waveform when a phase voltage of SRM is applied to calculate inductance.

이 때 상스위치가 오프될 때 전류해를 구하면 식 (7)로부터 아래와 같이 주어진다.At this time, if the current solution is obtained when the phase switch is turned off, equation (7) is given as below.

식 (7)로부터 도 4와 같이 스위치 온 시간이 주어질 때 스위치가 오프 되는 시점인 피크전류를 구하면 다음과 같다.From the equation (7), as shown in Fig. 4, the peak current at which the switch is turned off when given the switch-on time is as follows.

식 (8)에서 구한 피크전류로부터 인덕턴스를 구하면 다음과 같다.The inductance is obtained from the peak current obtained from Equation (8) as follows.

식 (9)에서 인가전압과 스위치 온 시간을 설정치로 정해지면 상수로 취급할 수 있으므로 식 (9)은 다음과 같이 간단히 표현된다.In Eq. (9), if the applied voltage and the switch-on time are defined as set values, it can be treated as a constant. Equation (9) is simply expressed as follows.

여기서,이다.here, to be.

상전류가 도통되지 않는 상에 인덕턴스 산정하기 위한 전류만 검출된다면 식(10)로부터 간단히 회전자의 위치를 추정할 수 있다.If only the current for estimating the inductance in the phase where no phase current is conducting is detected, the position of the rotor can be estimated simply from equation (10).

상기 이론을 근거로 하여 작성된 전체 시스템의 블록도를 도 5에서 보여주고있다. 도 5의 블록도는 속도 지령치를 입력으로 하여 각도제어기에서 펄스전원이 인가될 상의 정보를 전류선택기로 보낸 후 피크전류 검출기를 통해 인덕턴스 테이블에서 각도를 계산하고 각도예측기에서 각도 제어기로 다시 신호가 들어가서 상 신호를 발생 시키게 하는 구조로 되어있다.A block diagram of the entire system created on the basis of the above theory is shown in FIG. The block diagram of FIG. 5 is a speed command value as an input, sends information of a phase to which pulse power is applied from an angle controller to a current selector, calculates an angle from an inductance table through a peak current detector, and enters a signal from the angle predictor to the angle controller again. It is designed to generate a phase signal.

도 6은 회전자의 전기적 위치각에 따른 인덕턴스 프로파일과 인덕턴스 추정하기 위한 전류 파형을 보여준다. 도 6(a)에서 보는 바와 같이 회전자 위치각에 대한 인덕턴스는 전단사 함수가 되지 않으므로 인덕턴스를 산정하면 이를 만족하는 회전자 위치각은 2개가 존재하게 된다. 이 2개의 값 중에서 현재 회전자 위치각과 일치하는 값은 이전의 상스위치 정보와 인덕턴스 프로파일을 이용하여 구할 수 있다. SRM은 정해진 각 상이 순차적으로 여자되므로 이전의 상스위치 정보를 참고하면 현재의 회전자위치각을 알 수 있다.6 shows an inductance profile and current waveform for estimating inductance according to the electrical position angle of the rotor. As shown in FIG. 6 (a), since the inductance for the rotor position angle does not become a shear yarn function, when the inductance is calculated, two rotor position angles satisfying the inductance exist. Among these two values, the value corresponding to the current rotor position angle can be obtained by using the previous phase switch information and the inductance profile. Since each phase of the SRM is sequentially excited, the current rotor position angle can be known by referring to the previous phase switch information.

최초기동시 회전자위치각은 모든 상의 인덕턴스를 계산함으로써 결정할 수 있고, 운전 시에는 상스위치 정보와 여자 될 이전 상의 인덕턴스 추정치에 의해서 회전자의 위치를 검출하게 된다.The rotor position angle at initial startup can be determined by calculating the inductance of all phases. During operation, the rotor position is detected by the phase switch information and the estimated inductance of the previous phase to be excited.

제안된 인덕턴스 추론기법에 의한 SRM의 센서리스 운전특성 및 신뢰성을 검정하기 위하여 제작된 SRM의 특성을 실험을 통해 확인하였다. 피 실험된 전동기는 400[W]급으로 12/8극 SRM이다.In order to verify the sensorless operation and reliability of SRM by the proposed inductance inference technique, the characteristics of the fabricated SRM were verified through experiments. The motor tested was a 12 / 8-pole SRM with a class of 400 W.

제어기에 사용된 프로세서는 DSP320F241이다. DSP320F241은 6개의 PWM단자와 PWM 인터럽터를 가지고 있으며, 자체에 EEPROM, 10 Bit A/D컨버터를 내장하고 있으며 워치독 타이머에 의한 자기감시기능을 갖고 있다. 본 보드에 의한 인덕턴스 검출을 위하여 PWM단자에 의해서 펄스를 발생하며, PWM 인터럽터에 의해서 전류를 전류 샘플을 행한다. 스위치의 상태를 참고하여 회전자의 위치각을 추정하며, 이를 근거로 속도를 추정하여 지령속도 및 속도에 동작모드를 결정하여 SRM을 제어하게 된다.The processor used in the controller is the DSP320F241. The DSP320F241 has six PWM terminals and a PWM interrupter. It has a built-in EEPROM, 10-bit A / D converter, and a self-monitoring function by a watchdog timer. To detect the inductance by the board, pulses are generated by the PWM terminal and current is sampled by the PWM interrupter. The position angle of the rotor is estimated by referring to the state of the switch, and the SRM is controlled by determining the operation mode based on the command speed and the speed by estimating the speed based on this.

회전자 위치에 따른 인덕턴스 추정하기 위한 전류피크치의 변화를 도 7에서 나타내고 있다. 회전자의 전기각 360도에 따라 그림과 같이 피크전류 크기가 변화하게 된다.The change of the current peak value for estimating inductance according to the rotor position is shown in FIG. 7. According to the electric angle of the rotor 360 degrees, the magnitude of the peak current changes as shown in the figure.

인덕턴스 검출을 위한 상에 인가되는 펄스 전압의 폭은이며, 회전자가 회전함에 따라 전류의 피크치는 변하게 된다. 정렬위치에서 전류피크치가 최소가 되며, 비 정렬위치에서 최대가 된다. 이 전류값을 검출하면 인덕턴스를 구할 수 있다.The width of the pulse voltage applied to the phase for inductance detection The peak value of the current changes as the rotor rotates. At the alignment position, the current peak value is minimum and at the non-alignment position, it is maximum. By detecting this current value, inductance can be obtained.

도 8은 SRM에서 연속적인 펄스 전압을 인가한 상태에서 인덕턴스 측정용 전류와 이를 근거로 계산된 인덕턴스를 나타내고 있다. 파형에서 알 수 있는 바와 같이 전기각 360도에 대한 인덕턴스는 양호하게 나타남을 알 수 있다. 따라서 인덕턴스 측정법에 의한 SRM의 센서리스제어의 타당성은 어느 정도 검증된다고 할 수 있다. 이 계산된 인덕턴스가 실제 인덕턴스와 차이가 있어도 이 계산된 인덕턴스와 그 때의 위치각으로 위치각을 추정하기 때문에 위치각 추정에는 별문제가 없다.FIG. 8 shows the current for inductance measurement and the inductance calculated on the basis of the continuous pulse voltage applied in the SRM. As can be seen from the waveform, it can be seen that the inductance for the electrical angle 360 degrees is good. Therefore, it can be said that the validity of the sensorless control of the SRM by the inductance measuring method is verified to some extent. Even if the calculated inductance is different from the actual inductance, the position angle is estimated by using the calculated inductance and the position angle at that time.

SRM을 센서리스 모드로 구동한 상태에서 인덕턴스 측정용 B상 전류, A상 스위칭 신호 및 A상전류를 도 9에서 보여주고 있다. A상 신호는 이전상인 B상에 인가된 펄스전압에 의한 미소 전류값에 의해 결정되므로 인덕턴스 산정을 위한 B상의 미소전류가 일정값 이상이 되면 A상 상스위치를 온 하게 된다. 그림에서 보는 바와 같이 인덕턴스 추정용 전류는 그 상의 구동토오크 발생에 영향을 미치지 않는 회전자 위치각에서 펄스 전압을 인가하고 있다.9 shows the B-phase current, the A-phase switching signal, and the A-phase current for inductance measurement while driving the SRM in the sensorless mode. Since the A phase signal is determined by the micro current value by the pulse voltage applied to the previous phase B, the phase A switch is turned on when the micro current of the phase B for the inductance calculation exceeds a predetermined value. As shown in the figure, the current for inductance estimation applies a pulse voltage at the rotor position angle that does not affect the generation of drive torque thereon.

본 발명에서는 인덕턴스 추정에 의한 SRM의 위치각 센서리스 운전방식을 제안하였다. 본 방식은 여자 되지 않는 상에 구동토크발생에 영향을 미치지 않도록 펄스전압에 의해 미소 전류를 발생시킨다. 이 전류에 의해 인덕턴스를 산정하여 위치각을 추정하였다. 제안된 방식의 실험세트를 구현하여 실험을 행한 결과 정지시의 회전자 위치의 추정이 가능할 뿐만 아니라 운전 시에도 회전자 위치각을 양호하게 추정함을 알 수 있다.The present invention proposes a position angle sensorless operation method of SRM based on inductance estimation. In this method, a small current is generated by the pulse voltage so as not to influence the driving torque generation on the unexcited phase. Inductance was calculated from this current, and the position angle was estimated. As a result of experiments by implementing the proposed set of experiments, it can be seen that not only the rotor position can be estimated at standstill but also the rotor position angle is well estimated during operation.

제안된 회전자 위치 검출방식은 정지 및 기동시에도 회전자의 위치를 검출할 수 있어 기존의 기동에 대한 문제를 해결하였다. 따라서 온·오프각 제어에 의한 광범위한 속도영역에서 안정된 속도제어가 가능할 뿐만 아니라, 기존의 엔코더를 제거함으로 인하여 제어기 저가격화를 구현함으로써 SRM의 실용화 가능성을 높였으며, 실험을 통해 입증되었다.The proposed rotor position detection method can detect the position of the rotor even during stop and start, which solves the problem of the conventional start. Therefore, not only stable speed control is possible in a wide range of speeds by on / off angle control, but also the possibility of practical use of SRM is enhanced by realizing low price of controller by eliminating the existing encoder, and proved through experiments.

Claims (1)

SRM의 구동을 위해 필요한 회전자 위치 정보를 엔코더 등의 부가적 위치 센서를 부착하지 않고 측정하는 방식으로, 여자되지 않는 전동기의 상에 구동 토오크에 영향을 미치지 않는 펄스 전압을 인가하고 미소전류를 검출한다. 이 전류와 전압, 전압의 지속시간을 이용하여 식(9)에 의해 인덕턴스를 추정하는 방식.By measuring the rotor position information necessary for driving the SRM without attaching an additional position sensor such as an encoder, a pulse voltage that does not affect the driving torque is applied on the motor that is not excited and a micro current is detected. do. A method of estimating inductance using Equation (9) using this current, voltage, and duration of voltage.
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