KR20060008372A - 브러시리스 직류 전동기의 이상기동-단상구동 방법을 위한인버터 회로 - Google Patents

브러시리스 직류 전동기의 이상기동-단상구동 방법을 위한인버터 회로 Download PDF

Info

Publication number
KR20060008372A
KR20060008372A KR1020040057041A KR20040057041A KR20060008372A KR 20060008372 A KR20060008372 A KR 20060008372A KR 1020040057041 A KR1020040057041 A KR 1020040057041A KR 20040057041 A KR20040057041 A KR 20040057041A KR 20060008372 A KR20060008372 A KR 20060008372A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
brushless
motor
driving method
phase
inverter
Prior art date
Application number
KR1020040057041A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100626220B1 (ko
Inventor
장건희
김명규
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Priority to KR1020040057041A priority Critical patent/KR100626220B1/ko
Publication of KR20060008372A publication Critical patent/KR20060008372A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100626220B1 publication Critical patent/KR100626220B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/12—Monitoring commutation; Providing indication of commutation failure
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/182—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using back-emf in windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/20—Arrangements for starting
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2209/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the waveform of the supplied voltage or current
    • H02P2209/01—Motors with neutral point connected to the power supply

Abstract

본 발명은 기존의 브러시리스 직류 전동기의 기동 토크 향상 및 고속 구동을 위한 이상기동-단상구동 방법을 효과적으로 구현하기 위한 새로운 인버터에 관한 것이다.
기동 시에는 고기동 토크를 얻기 위하여 이상구동법을 사용하고, 구동시에는 고속 구동을 위하여 단상구동법을 사용하려면 단상 구동 시 역기전력에 의하여 발생하는 예기치 않은 환류 전류의 제어가 필요하다.
따라서, 환류 전류의 제어가 가능한 새로운 인버터를 사용하면 환류 전류 제어를 통하여 이상기동-단상기동 방법의 목적에 부합하는 브러시리스 직류 전동기의 성능 향상을 얻을 수 있다.
브리시리스 직류 전동기, 이상기동-단상구동 방법, 환류 전류, 인버터

Description

브러시리스 직류 전동기의 이상기동-단상구동 방법을 위한 인버터 회로{Inverter circuit for bipolar-starting and unipolar-running method to drive a brushless DC motor}
도 1은 종래의 브러시리스 직류 전동기에 이상기동-단상구동 방법을 구현하기 위한 인버터의 회로도
도 2는 종래의 인버터를 단상 구동에 이용했을 때 발생하는 예기치 않은 환류 전류경로를 표시한 전류경로도
도 3은 본 발명에 의한 브러시리스 직류 전동기에 이상기동-단상구동 밥법을 구현하기 위한 인버터의 회로도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이상 구동 시 브러시리스 직류 전동기의 입력 전압과 전류를 도시한 그래프
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 환류 전류를 제어하지 않은 단상 구동 시 브러시리스 직류 전동기의 입력 전압과 전류를 도시한 그래프
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 환류 전류를 제어한 단상 구동 시 브러시리스 직류 전동기의 입력 전압과 전류를 도시한 그래프
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 브러시리스 직류 전동기의 토크-전류 특 성곡선을 도시한 그래프도
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 브러시리스 직류 전동기의 토크-속도 특성곡선을 도시한 그래프
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 구동법 변환 시 브러시리스 직류 전동기의 입력 전류를 도시한 그래프
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 기동 시 속도의 변화를 도시한 그래프
도 11은 본 발명의 일시시예에 따른 기동 시 입력 전류 변화를 도시한 그래프
도 12는 본 발명에 의한 브러시리스 직류 전동기에 이상기동-단상구동 방법을 구현하기 위한 인버터의 또다른 실시예를 도시한 회로도
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1,2,3 : 상A,상B,상C
4 : 중성점
5 : 입력 전원
6 : 접지
7∼14 : 여자 스위칭 소자
15∼22 : 환류 다이오드
23∼30 : 환류 전류 제어 스위칭 소자
브러시리스 직류 전동기의 기동 토크 향상 및 고속 구동을 위한 이상기동-단상구동 방법을 구현한 인버터 회로에 관한 것이다.
특히, 이상기동-단상구동 방법의 실제 구현을 위한 환류 전류 제어가 가능한 새로운 인버터를 제시하고, 환류 전류의 제어를 통하여 단상 구동 시 예기치 않은 환류 전류 발생에 의한 역토크를 제거함으로써, 이상기동-단상구동 방법의 목적에 부합하는 브러시리스 직류 전동기의 성능 향상을 얻을 수 있고, 또한 추가 외부 전원의 이용이 가능할 때 환류 전류 생성을 불가능하게 하는 새로운 인버터 회로에 관한 것이다.
일반적으로 브러시리스 직류 전동기는 높은 효율과 안정성 그리고 넓은 속도 범위에서 제어의 용이성 때문에 고속 구동이 필요한 다양한 기전 시스템에 널리 이용되고 있다.
일례로 컴퓨터 하드 디스크 드라이브(Hard disk drive, HDD)의 스핀들 모터 시스템(spindle motor system)을 들 수 있다.
최근 HDD의 스핀들 모터 시스템은 회전 디스크 표면에 쓰여진 데이터의 접근 시간(access time)을 줄이기 위하여 구동속도가 15000rpm까지 증가했으며 점점 더 고속화 되고 있는 경향이다.
브러시리스 직류 전동기를 고속으로 구동하기 위해서는 역기전력(Back-emf constant)를 작게 설계하여 구동 시 역기전력에 의한 전압 강하를 줄여야 한다.
그러나, 역기전력 상수와 토크 상수(torque constant)는 동일하기 때문에 이 방법은 필연적으로 기동 토크를 감소시킨다.
이것은 고속 구동에 사용하는 브러시리스 직류 모터의 단점 중 하나이다.
고속 구동용 브러시리스 직류 모터에 관한 연구들은 주로 전자기적 설계의 관점에서 진행되었다.
대부분의 연구들이 정상 상태에서의 성능 향상에 초점을 맞추고 있고, 초기 기동 시 기동 토크가 감소하는 문제는 논의하지 않고 있다.
다만, 몇몇 연구들이 브러시리스 직류 전동기의 기동 토크 향상과 고속 구동을 위한 권선법과 구동법을 논의하고 있다.
통상 브러시리스 직류 전동기의 토크-속도-전류 특성관계는 아래의 식 1, 식 2, 식 3과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112004032436826-PAT00001
Figure 112004032436826-PAT00002
Figure 112004032436826-PAT00003
여기서,
Figure 112004032436826-PAT00004
는 토크 상수, 역기전력 상수, 여자상의 저항, 여자상의 전류, 회전 속도, 입력 전압이다.
그리고, SI 단위계에서 토크 상수와 역기전력 상수는 동일하다.
단상 구동법의 토크 상수와 역기전력 상수는 이상 구동법의 절반이다.
따라서, 권선에 의한 전기적 손실이 동일할 경우 역기전력에 의한 전압 강하는 이상구동법보다 단상구동법이 작다.
그러므로, 고속 구동에는 이상구동법보다 단상구동법이 더 적합하다.
그리고, 단상구동법의 상저항도 이상구동법의 절반이기 때문에 브러시리스 직류 모터가 공급 전압이 동일하고 이상적인 선형 구간에서 동작한다면 이상구동법과 단상구동법의 기동 토크는 동일하다.
하지만, 브러시리스 직류 전동기는 초기 기동 시 역기전력에 의한 전압 강하가 작기 때문에 많은 전류가 유입된다.
결국, 초기에 유입되는 과전류는 자기 회로의 포화를 일으키고 브러시리스 직류 전동기의 토크 상수를 감소시킨다.
브러시리스 직류 전동기는 공급 전압이 동일하면 초기 기동 시 이상구동법보다 단상구동법에서 더 많은 전류가 유입되기 때문에 자기 포화로 인한 토크 상수의 감소는 이상구동법보다 단상구동법이 더 크다.
따라서, 실제 브러시리스 직류 전동기의 기동 토크는 단상구동법보다 이상구동법이 크다.
도 1은 종래의 브러시리스 직류 전동기에 이상기동-단상구동 방법을 구현하기 위한 인버터 회로도이다.
여기서, 이상기동-단상구동 방법은 기동 시에는 기동 토크가 큰 이상구동법을 이용하고, 구동 시에는 구동 속도 범위가 넓은 단상구동법을 사용하는 구동법을 적용한다.
인버터 회로는 상A 끝단(1)에 연결된 여자 스위칭 소자 A+(7)과 A-(8), 상B 끝단(2)에 연결된 여자 스위칭 소자 B+(9)와 B-(10), 상C 끝단(3)에 연결된 여자 스위칭 소자 C+(11)와 C-(12), 중성점에 연결된 여자 스위칭 소자 N+(13)과 N-(14), 그리고 각 여자 스위칭 소자에 병렬로 연결된 환류 다이오드(15∼22)로 구성되어 있고, 입력 전원(5)과 접지(6)에 연결되어 있다.
상기 인버터 회로는 이상구동 시에는 모터의 중성점(4)에 연결된 여자 스위칭 소자(13,14)를 사용하지 않고 단상구동 시에는 모터의 중성점(4)에 연결된 여자 스위칭 소자(13,14)를 사용하여 권선에 흐르는 전류의 방향을 전환한다.
그러나, 이와 같은 종래의 인버터 회로는 환류 전류를 고려하지 않는다는 문제점이 있다.
브러시리스 직류 전동기의 회전자가 회전하면 회전 자계의 영향으로 모든 상에는 역기전력이 발생한다.
단상 구동 시 여자되지 않은 상의 역기전력은 예기치 않은 환류 전류를 발생시킨다.
도 2는 종래의 인버터를 단상 구동에 이용했을 때 발생하는 예기치 않은 환류 전류경로를 표시한 전류경로도이다.
브러시리스 직류 전동기는 한 상에 양의 전류가 여자 될 때 그 상에는 양의 역기전력이 발생하지만 동시에 다른 상에는 음의 역기전력이 발생한다.
단상 구동 시 종래의 인버터는 상A에 양의 전류를 여자하기 위하여 여자 스위칭 소자 A+(7)를 on mode로 동작시켜 상A 끝단(1)을 입력 전원(5)에 연결하고 다른 여자 스위칭 소자 N-(14)를 on mode로 동작시켜 중성점(4)을 접지(6)에 연결한다.
그 순간 여자되지 않은 다른 상C에는 음의 역기전력이 발생하기 때문에 여자되지 않은 상C의 끝단(3)에는 음의 전압이 발생한다.
이 전압은 여자 스위칭 소자 C-(12)와 병렬로 연결된 환류 다이오드(20)를 통하여 예기치 않은 환류 전류(23)가 빠르게 흐르게 하고, 그로 인하여 역토크가 발생한다.
이와 같은 메커니즘은 이 인버터가 한 상에 음의 전류를 여자할 때에도 동일하게 작용하여 예기치 않은 환류 전류가 흐르고 역토크가 발생한다.
결국, 이상기동-단상구동 방법에 이 인버터를 사용할 경우 예기치 않은 환류 전류가 발생시키는 역토크로 인하여 정상적인 단상구동과 동일한 속도와 토크를 얻을 수 없다.
따라서, 본 발명에서는 이론적으로 제시되어 있는 브러시리스 직류 전동기의 이상기동-단상구동 방법을 실제 적용하는 경우 발생할 수 있는 문제점을 해결할 수 있는 방법을 제공한다.
즉, 이상기동-단상구동 방법을 구현하기 위하여 인버터를 단순 결합할 경우 단상구동시에 발생하는 예기치 않은 환류 전류의 제어가 가능한 새로운 인버터 회로를 제공한다.
이에 따라, 기존의 인버터 회로의 경우 예기치 않은 환류 전류에 의하여 구동법 변경에 따른 성능 향상이 미비했으나, 본 발명에서 제공하는 인버터 회로의 경우 예기치 않은 환류 전류 제어를 통하여 이상기동-단상구동 방법의 목적에 부합하는 성능 향상을 얻을 수 있다.
도 3는 본 발명에 의한 브러시리스 직류 전동기에 이상기동-단상구동 밥법을 구현하기 위한 인버터의 회로도이다.
상기 인버터 회로는 여자 스위칭 소자 A+,A-,B+,B-,C+,C-,N+,N-(7∼14)와 환류 다이오드(15∼22)만으로 구성된 종래의 인버터 회로에 환류 전류 제어 스위칭 소자 As+,As-,Bs+,Bs-,Cs+,Cs-(25∼30)를 환류 다이오드(15∼220에 직렬로 연결하였다.
이러한 인버터 회로는 환류 전류 제어 스위칭 소자 As+,As-,Bs+,Bs-,Cs+,Cs- (25∼30)을 이용하여 환류 다이오드를 통하여 흐르는 전류를 제어한다.
상기 인버터의 타당성을 검토하기 위하여 HDD 스핀들 시스템에 사용되는 브러시리스 직류 전동기를 대상으로 구동 시스템을 제작하여 실험을 수행하였다.
본 발명에서 제공하는 인버터는 이상 구동 시 환류 전류 제어 스위칭 소자 As+,As-,Bs+,Bs-,Cs+,Cs-(25∼30)를 모두 On-mode로 동작시켜 종래의 이상 구동법과 동일하게 동작한다.
그리고, 상기 인버터는 단상구동 시 여자 스위칭 소자 A+,A-,B+,B-,C+,C-,N+,N-(7∼14)가 On-mode로 동작할 때와 상 전환 순간에는 병렬로 연결된 환류 전류 제어 스위칭 소자 As+,As-,Bs+,Bs-,Cs+,Cs-(25∼30)를 각각 On-mode로 동작시켜 정상적인 환류 전류가 폐루프를 형성하도록 한다.
그러나, 여자 스위칭 소자 A+,A-,B+,B-,C+,C-,N+,N-(7∼14)가 Off-mode로 동작하여 역기전력에 의한 예기치 않은 환류 전류가 발생할 때에는 병렬로 연결된 환류 전류 제어 스위칭 소자 As+,As-,Bs+,Bs-,Cs+,Cs-(25∼30)를 Off-mode로 동작시켜 예기치 않은 환류 전류 루프를 개방한다.
표 1은 본 발명에 의한 인버터를 이용하여 이상 구동 시 상A,B와 단상 구동 시 상 A를 여자할 때 각 스위치의 동작 상태를 나타낸다.
구동법 (여자상) A+ A- B- As+ As- N+ N-
이상 구동법 (AB) On Off On On On Off Off
단상 구동법 (A+) On Off Off Off On Off On
단상 구동법 (A-) Off On Off On Off On Off
상기의 인버터가 이상구동으로 동작하여 상A,B를 여자할 동안에는 환류 전류 제어 스위칭 소자 As+,As-,Bs+,Bs-,Cs+,Cs-(25∼30)를 모두 On-mode로 동작시킨다.
하지만, 단상구동으로 동작하여 상A에 양의 전류를 여자할 동안에는 상B와 상C에 예기치 않은 환류 전류가 흐르는 것을 차단하기 위하여 환류 전류 제어 스위칭 소자 Bs-(28)와 Cs-(30)을 Off-mode로 동작시킨다.
이 순간 환류 전류 제어 스위칭 소자 As-(26)은 On-mode로 동작시켜 PWM off 시에 상A와 여자 스위칭 소자N-(14) 그리고 환류 전류 제어 스위칭 소자 As-(26)을 따라 환류 전류가 폐루프를 형성하도록 한다.
실시예
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이상 구동 시 브러시리스 직류 전동기의 입력 전압과 전류를 도시한 그래프이다.
본 발명에 의한 인버터를 이용하여 구동한 브러시리스 직류 전동기를 이상 구동법으로 구동하면 입력 전압과 전류의 파형이 일반적인 이상 구동 인버터로 구동했을 때와 일치한다.
따라서, 상기 인버터는 정상적인 이상 구동용 인버터로 동작한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 환류 전류를 제어하지 않은 단상 구동 시 브러시리스 직류 전동기의 입력 전압과 전류를 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 환류 전류를 제어한 단상 구동 시 브러시리스 직류 전동기의 입력 전압과 전류를 도시한 그래프이다.
본 발명에 의한 인버터를 이용하여 브러시리스 직류 전동기를 단상구동법으로 구동하면 여자되기 전후에 상A 끝단(1)에 생성되는 전압(31),(33)은 역기전력을 포함하기 때문에 입력 전원(5)보다 크다.
따라서, 환류 전류 제어 스위칭 소자 As+,As-,Bs+,Bs-,Cs+,Cs-(25∼30)가 환류 전류를 제어하지 않으면 역기전력에 의하여 예기치 않은 환류 전류(32)가 생성되고 역토크를 생성한다.
그러나, 환류 전류 제어 스위칭 소자 As+,As-,Bs+,Bs-,Cs+,Cs-(25∼30)가 환류 전류를 제어하면 예기치 않은 환류 전류를 생성하지 않고, 그로 인한 역토크도 생성되지 않는다.
그러므로, 상기 인버터는 환류 전류 제어를 통하여 정상적인 단상구동용 인버터로 동작한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 브러시리스 직류 전동기의 토크-전류 특성곡선을 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 브러시리스 직류 전동기의 토크-속도 특성곡선을 도시한 그래프이다.
본 발명에 의한 인버터를 이용하여 브러시리스 직류 전동기를 구동하면 이상 구동법보다 단상 구동법에서 동일한 토크를 생성하기 위하여 더 많은 전류가 유입된다.
그리고, 기동 시 이상구동법보다 단상구동법에서 더 많은 전류가 유입되기 때문에 단상구동법은 2,000rpm 이하에서 토크 상수 감소에 의하여 토크-속도 특성 이 비선형성을 갖는다.
따라서, 기동 토크는 단상구동법(12.98mNㆍm)보다 이상구동법(14.98mNㆍm)이 약 15% 크다.
그리고, 최고 속도는 이상구동법(6,900rpm)보다 단상 구동법(11,500rpm)이 약 68% 높다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 구동법 변환 시 브러시리스 직류 전동기의 입력 전류를 도시한 그래프이다.
본 발명에 의한 인버터를 이용하여 브러시리스 직류 전동기를 구동하면 정확한 여자 순간에 이상구동법에서 단상구동법으로 구동법이 부드럽게 변환된다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 기동 시 속도의 변화를 도시한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 기동 시 입력 전류 변화를 도시한 그래프이다.
본 발명에 의한 인버터를 이용하여 환류 전류 제어를 수행한 상태에서 브러시리스 직류 전동기에 3.5인치 디스크 세 장을 장착한 상태에서 이상구동법, 단상구동법, 이상기동-단상구동법으로 구동하여 실험을 수행하였다.
이상구동법과 단상구동법으로 구동할 때 기동 시 입력 전류는 1.3A와 2.1A이고 입력 전류와 최대 속도는 각각 0.25A에서 6,300rpm과 0.65A에서 9,400rpm이다.
이상기동-단상구동 방법으로 구동할 때 이상구동법에서 단상구동법으로의 전환 시점은 도 8에서 단상구동법의 토크가 이상구동법의 토크보다 커지기 시작하는 1,600rpm에서 수행하였다.
상기 인버터를 이용한 이상기동-단상구동 방법은 단상구동법보다 브러시리스 직류 전동기의 가속을 빠르게 하고 이상구동법보다 높은 최고 속도를 갖게 한다.
따라서, 상기 인버터를 이용하여 브러시리스 직류 전동기를 이상기동-단상구동 방법으로 구동하면 이상구동법과 동일하게 1.3A의 입력 전류를 가지고 기동하며 단상구동법과 동일하게 0.65A에서 9,400rpm의 입력 전류와 최고 속도를 가지고 동작한다.
도 12은 본 발명에 의한 브러시리스 직류 전동기에 이상기동-단상구동 방법을 구현하기 위한 인버터의 또 다른 실시예를 도시한 회로도이다.
도 3에 도시된 인버터는 입력전원의 제한이 존재할 때 환류 전류 제어를 통하여 이상기동-단상구동 방법의 실제 구현을 가능하게 한다.
하지만, 도 12에 도시된 인버터는 추가 외부 전원(38)을 이용할 수 있을 때 단상구동시 예기치 않은 환류 전류의 생성을 불가능하게 만드는 인버터이다.
상기 인버터는 이상 구동법에서는 스위치1(35)을 개방하고 스위치2(37)는 DC 링크(36)를 접지(6)에 연결한다.
그리고, 단상구동법에서는 스위치1(35)은 접지에 연결되고, 스위치2(37)는 DC 링크(36)를 추가하여 외부 전원(38)에 연결한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 브러시리스 직류 전동기의 기동 토크 향상 및 고속 구동을 위한 이상기동-단상구동 방법의 실제 구현시 발행하는 문제점의 해결 방법을 제공하는 효과를 갖는다.
그리고, 본 발명은 이상기동-단상구동 방법을 실제 구현이 가능하게 하는 환류 전류 제어가 가능한 새로운 인버터를 제시하고 환류 전류의 제어를 통하여 단상구동 시 예기치 않은 환류 전류 발생에 의한 역토크를 제거함으로써 이상기동-단상구동 방법의 목적에 부합하는 브러시리스 직류 전동기의 성능 향상을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 추가 외부 전원의 이용이 가능할 때 환류 전류 생성이 불가능하게 하는 새로운 인버터도 제공할 수 있는 장점을 갖는다.

Claims (2)

  1. 상A 끝단(1)에 연결된 여자 스위칭 소자 A+(7)과 A-(8), 상B 끝단(2)에 연결된 여자 스위칭 소자 B+(9)와 B-(10), 상C 끝단(3)에 연결된 여자 스위칭 소자 C+(11)와 C-(12), 중성점(4)에 연결된 여자 스위칭 소자 N+(13)과 N-(14), 그리고 각 여자 스위칭 소자에 병렬로 연결된 환류 다이오드(15∼22)로 구성되어 있고 입력 전원(5)과 접지(6)에 연결되어 있는 브러시리스 직류 전동기의 인버터 회로에 있어서,
    상기 환류 다이오드(15∼22)에 환류 전류 제어 스위칭 소자 As+,As-,Bs+,Bs-,Cs+,Cs-(25∼30)를 직렬로 연결하고, 상기 환류 전류 제어 스위칭 소자 As+,As-,Bs+,Bs-,Cs+,Cs-(25∼30)을 이용하여 환류 다이오드를 통하여 흐르는 전류를 제어할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 전동기의 이상기동-단상구동 방법을 위한 인버터 회로.
  2. 상A 끝단(1)에 연결된 여자 스위칭 소자 A+(7)과 A-(8), 상B 끝단(2)에 연결된 여자 스위칭 소자 B+(9)와 B-(10), 상C 끝단(3)에 연결된 여자 스위칭 소자 C+(11)와 C-(12), 중성점(4)에 연결된 여자 스위칭 소자 N+(13)과 N-(14), 그리고 각 여자 스위칭 소자에 병렬로 연결된 환류 다이오드(15∼22)로 구성되어 있고 입력 전원(5)과 접지(6)에 연결되어 있는 브러시리스 직류 전동기의 인버터 회로에 있어서,
    추가 외부 전원(38) 이용시 상기 중성점(4)에서 접지(6)로 연장되는 권선상에 스위치1(35)을 구비하고, 인버터의 DC 링크(36)에서 접지와 추가 외부 전원(38)을 연결할 수 있는 스위치2(37)를 구비하여 단상구동시 예기치 않은 환류 전류의 생성을 불가능하게 한 것을 특징으로 하는 브러시리스 직류 전동기의 이상기동-단상구동 방법을 위한 인버터 회로.
KR1020040057041A 2004-07-22 2004-07-22 브러시리스 직류 전동기의 이상기동-단상구동 방법을 위한인버터 회로 KR100626220B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040057041A KR100626220B1 (ko) 2004-07-22 2004-07-22 브러시리스 직류 전동기의 이상기동-단상구동 방법을 위한인버터 회로

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040057041A KR100626220B1 (ko) 2004-07-22 2004-07-22 브러시리스 직류 전동기의 이상기동-단상구동 방법을 위한인버터 회로

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060008372A true KR20060008372A (ko) 2006-01-26
KR100626220B1 KR100626220B1 (ko) 2006-09-21

Family

ID=37119408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040057041A KR100626220B1 (ko) 2004-07-22 2004-07-22 브러시리스 직류 전동기의 이상기동-단상구동 방법을 위한인버터 회로

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100626220B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2031749A2 (en) 2007-08-31 2009-03-04 Denso Corporation On-vehicle rotary electric machine operating on two modes of rectification
EP2048774A3 (en) * 2007-10-10 2010-07-28 Denso Corporation Rotary electric system with star-connected multiphase stator windings
CN102780450A (zh) * 2011-05-09 2012-11-14 株式会社电装 用于控制旋转电机的设备和方法
CN103904670A (zh) * 2014-04-14 2014-07-02 东南大学 飞轮储能系统双向变换器及其控制方法
CN112234909A (zh) * 2020-10-15 2021-01-15 宝能(广州)汽车研究院有限公司 电动车辆的电机控制电路、电机保护控制方法及电动车辆

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3706440B2 (ja) 1996-08-30 2005-10-12 三洋電機株式会社 モータ駆動回路
KR100231214B1 (ko) * 1997-07-26 1999-11-15 구자홍 인버터 회로의 과전류 보호장치
KR100283517B1 (ko) * 1998-12-04 2001-04-02 김덕중 펄스폭 변조 구동 비엘디시 모터의 역기전력 검출 회록
KR100394633B1 (ko) * 2000-12-28 2003-08-14 현대자동차주식회사 연료전지 전기 자동차의 역전류 방지장치

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2031749A2 (en) 2007-08-31 2009-03-04 Denso Corporation On-vehicle rotary electric machine operating on two modes of rectification
EP2031749A3 (en) * 2007-08-31 2010-09-29 Denso Corporation On-vehicle rotary electric machine operating on two modes of rectification
US8053915B2 (en) 2007-08-31 2011-11-08 Denso Corporation On-vehicle rotary electric machine operating on two modes of rectification
EP2048774A3 (en) * 2007-10-10 2010-07-28 Denso Corporation Rotary electric system with star-connected multiphase stator windings
CN102780450A (zh) * 2011-05-09 2012-11-14 株式会社电装 用于控制旋转电机的设备和方法
CN103904670A (zh) * 2014-04-14 2014-07-02 东南大学 飞轮储能系统双向变换器及其控制方法
CN112234909A (zh) * 2020-10-15 2021-01-15 宝能(广州)汽车研究院有限公司 电动车辆的电机控制电路、电机保护控制方法及电动车辆

Also Published As

Publication number Publication date
KR100626220B1 (ko) 2006-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rao et al. Mathematical modeling of BLDC motor with closed loop speed control using PID controller under various loading conditions
US11271464B2 (en) Parallel magnetic circuit motor
JPH07508157A (ja) 可変リラクタンスモータ
JP2007110779A (ja) モータ駆動装置および駆動方法
US8587232B2 (en) System and method for aligning a resting rotor to a known position
Jang et al. A bipolar-starting and unipolar-running method to drive a hard disk drive spindle motor at high speed with large starting torque
Kurian et al. Torque ripple minimization of SRM using torque sharing function and hysteresis current controller
JP2003189667A (ja) モータの制御方法およびそれを用いたモータ
KR100626220B1 (ko) 브러시리스 직류 전동기의 이상기동-단상구동 방법을 위한인버터 회로
Khedkar et al. Comparative study of asymmetric bridge and split AC supply converter for switched reluctance motor
US20110115421A1 (en) System and Method for Inducing Rotation of a Rotor in a Sensorless Motor
KR100698218B1 (ko) 하이브리드 인덕션 모터의 구동회로
Jang et al. Dual winding method of a BLDC motor for large starting torque and high speed
US6342772B1 (en) Drive circuit and method for driving a switched reluctance machine
US7358692B2 (en) Alignment method
KR20200088549A (ko) Srm의 직접토크제어방법
Rajesh et al. A buck-boost converter with dc link voltage boost for minimizing torque ripple in brushless dc motor
JP2009033823A (ja) Ｄｃモータおよびそれを備えたポンプ
JP7312067B2 (ja) モータ制御装置、モータ制御システム及びモータ制御方法
JPH11113281A (ja) Ｄｃブラシレスモータの駆動方法
JPH1094286A (ja) 動力発生装置
JP2024058204A (ja) モータ制御装置、モータ装置、ワイパー装置、及びモータ制御方法
KR101225023B1 (ko) 단상 ｂｌｄｃ 모터 구동장치
KR100329268B1 (ko) 에스알엠 드라이버
Kumar et al. Performance of 8/6 switched reluctance motor in open loop and closed loop control with various converter topologies

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130628

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140703

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee