KR20120124141A - 모터 구동 장치 및 모터 구동 장치의 동작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 모터를 PWM 제어방식으로 구동시키는데 있어서 PWM제어신호 발생 시 이용되는 중심 주파수를 변화시킴으로써, 기존의 고정된 중심 주파수를 이용하는 PWM 제어방식에 대비하여 평균 EMC 노이즈 방출량을 효과적으로 감소시킬 수 있는 모터 구동 장치 및 모터 구동 장치의 동작 방법이 개시되어 있다. 본 발명의 모터 구동 장치는, 모터에 대한 구동 개시 명령에 따라, 기 정의된 주파수변화정책에 기초하여 변경되는 중심 주파수에 근거하여 특정 듀티 비를 갖는 PWM제어신호를 발생하고, 상기 PWM제어신호에 따라 전원부로부터의 전원을 구동전원으로 변환하여 모터로 제공하여 상기 구동전원에 의해 모터를 회전/구동시키는 구성을 포함한다.

Description

모터 구동 장치 및 모터 구동 장치의 동작 방법{MOTOR DRIVING DEVICE AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 모터 구동 장치 및 모터 구동 장치의 동작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터를 PWM 제어방식으로 구동시키는데 있어서 PWM제어신호 발생 시 이용되는 중심 주파수를 변화시킴으로써, 기존의 고정된 중심 주파수를 이용하는 PWM 제어방식에 대비하여 평균 EMC 노이즈 방출량을 효과적으로 감소시킬 수 있는 모터 구동 장치 및 모터 구동 장치의 동작 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량에서는 여러 목적으로 사용하기 위한 모터들을 장착하고 있으며 이러한 모터를 PWM 제어방식으로 구동시키고 있다.

이러한 모터 구동 방식을 설명하면, 차량의 상태 또는 사용자의 요청 등과 같은 특정 구동개시조건이 만족하여 모터에 대한 구동이 개시되면 제어유닛에서 특정 모터회전속도를 갖도록 하는 PWM제어신호를 발생하도록 PWM발생유닛을 제어하고, 이에 PWM발생유닛은 이에 대응되는 PWM제어신호를 발생하여 인버터유닛으로 제공한다. 이에 인버터유닛은 구비된 여러 개의 스위칭소자를 PWM제어신호에 따라 온/오프 동작함으로써 인가되는 DC전원을 AC구동전원으로 변환하여 모터로 전달하게 된다. 이에, 모터는 공급되는 AC구동전원에 의해 회전/구동된다.

헌데, 이러한 종래의 모터 구동 방식은, PWM제어신호를 발생하는데 있어서 고정된 중심 주파수를 이용한다.

즉, PWM발생유닛은, 제어유닛으로부터의 제어신호에 따른 PWM제어신호를 발생하는데 있어서 고정된 중심 주파수(f)에 근거하여 PWM제어신호 즉 구형파를 발생하기 때문에 모터 구동 환경에서 동일한 형태의 EMC 노이즈가 발생하게 된다.

따라서, 본 발명에서는 모터 구동으로 인해 동일한 형태의 EMC 노이즈가 발생함에 따라 타 장치에 미치는 노이즈 영향을 효과적으로 개선할 수 있는 방안을 모색하고자 한다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 도달하고자 하는 목적은 모터에 대한 구동 개시 명령에 따라, 기 정의된 주파수변화정책에 기초하여 변경되는 중심 주파수에 근거하여 특정 듀티 비를 갖는 PWM제어신호를 발생하고, 상기 PWM제어신호에 따라 전원부로부터의 전원을 구동전원으로 변환하여 모터로 제공하여 상기 구동전원에 의해 모터를 회전/구동시키는 모터 구동 장치 및 모터 구동 장치의 동작 방법을 제공하여, PWM제어신호 발생 시 이용되는 중심 주파수를 변화시킴으로써, 기존의 고정된 중심 주파수를 이용하는 PWM 제어방식에 대비하여 평균 EMC 노이즈 방출량을 효과적으로 감소시키는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 관점에 따른 모터 구동 장치는, 입력되는 PWM제어신호에 따라 동작하여 전원부로부터의 전원을 구동전원으로 변환하여 모터로 제공하는 인버터부; 입력되는 제어신호에 따라, 중심 주파수에 근거하여 특정 듀티 비를 갖는 상기 PWM제어신호를 발생하는 PWM제어부; 및 상기 모터에 대한 구동 개시 명령에 따라, 상기 특정 듀티 비를 갖는 상기 PWM제어신호를 발생하도록 하는 상기 제어신호를 상기 PWM제어부로 제공하며, 기 정의된 주파수변화정책에 따라 상기 중심 주파수를 변경시키는 제어부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 주파수변화정책에 따라, 상기 PWM제어부에서 이용하는 상기 중심 주파수를 기 설정된 변동폭주파수 범위 내에서 변경시킬 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 관점에 따른 모터 구동 장치의 동작 방법은, 모터에 대한 구동 개시 명령에 따라, 기 정의된 주파수변화정책에 기초하여 변경되는 중심 주파수에 근거하여 특정 듀티 비를 갖는 PWM제어신호를 발생하는 PWM 제어단계; 상기 PWM제어신호에 따라, 전원부로부터의 전원을 구동전원으로 변환하여 모터로 제공하는 구동전원 제공단계; 및 상기 구동전원에 의해 모터가 회전하는 모터 구동단계를 포함한다.

이에, 본 발명의 모터 구동 장치 및 모터 구동 장치의 동작 방법에 의하면, PWM 제어방식으로 모터를 구동시키는데 있어서 PWM제어신호 발생 시 이용되는 중심 주파수를 기 설정된 변동폭주파수 범위 내에서 변화시킴으로써, 모터를 구동하면서 발생되는 전자파 주파수가 변하게 되고 이로 인해 모터 구동으로 인한 전자기 적합성(EMC, Electromagnetic Compatibility) 노이즈 방출량의 평균이 감소되기 때문에, 기존의 고정된 중심 주파수를 이용하는 PWM 제어방식에 대비하여 평균 EMC 노이즈 방출량을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 구동 장치를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 구동 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 구동 장치를 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 모터 구동 장치는, 입력되는 PWM제어신호에 따라 동작하여 전원부(10)로부터의 전원을 구동전원으로 변환하여 모터(1)로 제공하는 인버터부(20)와, 입력되는 제어신호에 따라, 중심 주파수에 근거하여 특정 듀티 비를 갖는 상기 PWM제어신호를 발생하는 PWM제어부(30)와, 모터(1)에 대한 구동 개시 명령에 따라, 상기 특정 듀티 비를 갖는 상기 PWM제어신호를 발생하도록 하는 상기 제어신호를 PWM제어부(30)로 제공하며, 기 정의된 주파수변화정책에 따라 상기 중심 주파수를 변경시키는 제어부(40)를 포함한다.

전원부(10)는, 모터(1)를 구동하기 위한 전원을 제공하는 기능부로서 직류의 DC전원을 출력할 수 있다.

인버터부(20)는, PWM제어부(30)로부터 입력되는 PWM제어신호에 따라 동작하여 전원부(10)로부터의 전원을 구동전원으로 변환하여 모터(1)로 제공한다.

즉, 인버터부(20)는, PWM제어신호에 따라 온/오프 동작하는 여러 개의 스위칭소자를 구비할 수 있다. 이에 인버터부(20)는, PWM제어부(30)로부터 입력되는 PWM제어신호에 따라 스위칭소자가 온/오프되며 이에 의해, 전원부(10)로부터의 DC전원을 구동전원 즉 특정 모터회전속도에 대응하는 특정 전압의 AC전원으로 변환하여 모터(1)로 전달하게 된다.

PWM제어부(30)는, 제어부(40)로부터 입력되는 제어신호에 따라, 중심 주파수에 근거하여 특정 듀티 비를 갖는 PWM제어신호를 발생하여 인버터부(20)로 제공한다.

즉, PWM제어부(30)는, 제어부(40)로부터 입력되는 제어신호에 따라, 중심 주파수(fc)에 근거하여 특정 모터회전속도에 대응하는 특정 전압의 AC전원을 모터(1)로 제공하도록 인버터부(20)의 스위칭소자를 제어하기 위한 특정 듀티 비를 갖는 PWM제어신호 즉 구형파를 발생할 수 있다. 다시 말해, PWM제어부(30)는, 중심 주파수(fc)를 중심으로 PWM제어신호 즉 구형파를 발생한다.

제어부(40)는, 모터(1)에 대한 구동 개시 명령에 따라, 상기 특정 듀티 비를 갖는 상기 PWM제어신호를 발생하도록 하는 상기 제어신호를 PWM제어부(30)로 제공하며, 기 정의된 주파수변화정책에 따라 상기 중심 주파수를 변경시킨다.

즉, 제어부(40)는, 본 발명의 모터 구동 장치가 장착된 시스템(예 : 차량)의 상태 또는 사용자의 요청 등과 같은 특정 구동개시조건이 만족하여 모터(1)에 대한 구동 개시를 위한 명령이 인가되면, 이에 따른 특정 모터회전속도를 갖도록 하는 PWM제어신호를 발생하도록 PWM제어부(30)를 제어하는 제어유닛에 해당한다.

보다 구체적으로 설명하면 제어부(40)는, 모터(1)에 대한 구동 개시 명령에 따라, 특정 모터회전속도에 대응하는 특정 전압의 AC전원을 모터(1)로 제공하도록 제어하기 위한 특정 듀티 비를 결정하고, 결정된 특정 듀티 비를 갖는 PWM제어신호를 발생하도록 하는 제어신호를 PWM제어부(30)로 제공한다.

이때, 제어부(40)는, 기 정의된 주파수변화정책에 따라, PWM제어부(30)에서 PWM제어신호 발생 시 이용하는 중심 주파수를 변경시킨다.

여기서 기 정의된 주파수변화정책은, 중심 주파수를 변경시킬 수 있는 범위 즉 기 설정된 변동폭주파수 범위(예 : +/- fd)와, 중심 주파수를 변경시키는 조건(예 : 주기적 또는 특정 이벤트 발생 시 또는 랜덤적 등) 및 변동폭(예 : 랜덤 또는 순차적으로 점점 크게 또는 점점 작게 등)을 포함할 수 있다.

이에, 제어부(40)는, 모터(1)에 대한 구동 개시 명령에 따라 PWM제어부(30)를 제어할 때, 기 정의된 주파수변화정책에 따라 PWM제어부(30)에서 PWM제어신호 발생 시 이용하는 중심 주파수(fc)를 변동폭주파수 범위(예 : +/- fd) 내에서 변경시킬 수 있다.

따라서, PWM제어부(30)는, 전술과 같이 제어부(40)의 제어신호에 따라 PWM제어신호를 발생함에 있어서 제어부(40)에 의해 변경되는 중심 주파수(fc +/- fd)에 근거하여 PWM제어신호를 발생하게 될 것이다.

한편, 전술에서는 PWM제어부(30) 및 제어부(40)을 각각 구분하여 설명하고 있지만, 하나의 단일 유닛으로 구비되는 것도 가능할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 모터 구동 장치는, PWM 제어방식으로 모터를 구동시키는데 있어서 PWM제어신호 발생 시 이용되는 중심 주파수를 기 설정된 변동폭주파수 범위 내에서 변화시킴으로써, 모터를 구동하면서 발생되는 전자파 주파수가 변하게 되고 이로 인해 모터 구동으로 인한 전자기 적합성(EMC, Electromagnetic Compatibility) 노이즈 방출량의 평균이 감소되기 때문에, 기존의 고정된 중심 주파수를 이용하는 PWM 제어방식에 대비하여 평균 EMC 노이즈 방출량을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

이하에서는, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 모터 구동 장치의 구동 방법을 설명하도록 한다. 여기서, 설명의 편의를 위해 전술한 도 1에 도시된 구성은 해당 참조번호를 언급하여 설명하겠다.

본 발명에 따른 모터 구동 장치의 구동 방법은, 모터에 대한 구동 개시 명령에 따라, 기 정의된 주파수변화정책에 기초하여 변경되는 중심 주파수에 근거하여 특정 듀티 비를 갖는 PWM제어신호를 발생한다.

구체적으로는, 본 발명에 따른 모터 구동 장치의 구동 방법은, 모터 구동 장치가 장착된 시스템(예 : 차량)의 상태 또는 사용자의 요청 등과 같은 특정 구동개시조건이 만족하여 모터(1)에 대한 구동이 개시되면(S10), 이에 따라 특정 모터회전속도를 갖도록 하는 PWM제어신호를 발생하도록 PWM제어부(30)를 제어하기 위한 제어신호를 발생/제공한다(S20).

즉, 본 발명에 따른 모터 구동 장치의 구동 방법은, 특정 모터회전속도에 대응하는 특정 전압의 AC전원을 모터(1)로 제공하도록 제어하기 위한 특정 듀티 비를 결정하고, 결정된 특정 듀티 비를 갖는 PWM제어신호를 발생하도록 하는 제어신호를 PWM제어부(30)로 제공한다.

이때, 본 발명에 따른 모터 구동 장치의 구동 방법은, 기 정의된 주파수변화정책에 따라, PWM제어부(30)에서 PWM제어신호 발생 시 이용하는 중심 주파수를 변경시킨다.

여기서 기 정의된 주파수변화정책은, 중심 주파수를 변경시킬 수 있는 범위 즉 기 설정된 변동폭주파수 범위(예 : +/- fd)와, 중심 주파수를 변경시키는 조건(예 : 주기적 또는 특정 이벤트 발생 시 또는 랜덤적 등) 및 변동폭(예 : 랜덤 또는 순차적으로 점점 크게 또는 점점 작게 등)을 포함할 수 있다.

이에 본 발명에 따른 모터 구동 장치의 구동 방법은, 모터(1)에 대한 구동 개시 명령에 따라 PWM제어부(30)를 제어할 때, 기 정의된 주파수변화정책에 따라 PWM제어부(30)에서 PWM제어신호 발생 시 이용하는 중심 주파수(fc)를 변동폭주파수 범위(예 : +/- fd) 내에서 변경시킬 수 있다.

본 발명에 따른 모터 구동 장치의 구동 방법은, S20단계의 제어신호에 따라, 중심 주파수에 근거하여 특정 듀티 비를 갖는 PWM제어신호를 발생하여 인버터부(20)로 제공한다(S30).

즉, 본 발명에 따른 모터 구동 장치의 구동 방법은, 특히 PWM제어부(30)는 S20단계의 제어신호에 따라, 중심 주파수(fc)에 근거하여 특정 모터회전속도에 대응하는 특정 전압의 AC전원을 모터(1)로 제공하도록 인버터부(20)의 스위칭소자를 제어하기 위한 특정 듀티 비를 갖는 PWM제어신호 즉 구형파를 발생할 수 있다. 다시 말해, 본 발명에 따른 모터 구동 장치의 구동 방법은, 중심 주파수(fc)를 중심으로 PWM제어신호 즉 구형파를 발생한다.

특히 본 발명에 따른 모터 구동 장치의 구동 방법은, 전술과 같이 제어신호에 따라 PWM제어신호를 발생함에 있어서 변경되는 중심 주파수(fc +/- fd)에 근거하여 PWM제어신호를 발생하게 될 것이다.

이에 본 발명에 따른 모터 구동 장치의 구동 방법은, PWM제어신호에 따라 인버터부(20)를 동작하여 전원부(10)로부터의 전원을 구동전원으로 변환하여 모터(1)로 제공한다(S40).

즉, 인버터부(20)는 PWM제어신호에 따라 온/오프 동작하는 여러 개의 스위칭소자를 구비할 수 있다. 이에 본 발명에 따른 모터 구동 장치의 구동 방법은, 특히 인버터부(20)는 PWM제어신호에 따라 스위칭소자가 온/오프되며 이에 의해 전원부(10)로부터의 DC전원을 구동전원 즉 특정 모터회전속도에 대응하는 특정 전압의 AC전원으로 변환하여 모터(1)로 전달하게 된다.

이에 본 발명에 따른 모터 구동 장치의 구동 방법은, 구동전원에 의해 모터(1)가 회전/동작될 것이다(S50).

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 모터 구동 장치의 구동 방법은, PWM 제어방식으로 모터를 구동시키는데 있어서 PWM제어신호 발생 시 이용되는 중심 주파수를 기 설정된 변동폭주파수 범위 내에서 변화시킴으로써, 모터를 구동하면서 발생되는 전자파 주파수가 변하게 되고 이로 인해 모터 구동으로 인한 전자기 적합성(EMC, Electromagnetic Compatibility) 노이즈 방출량의 평균이 감소되기 때문에, 기존의 고정된 중심 주파수를 이용하는 PWM 제어방식에 대비하여 평균 EMC 노이즈 방출량을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.

PWM 제어방식으로 모터를 구동시키는데 있어서 PWM제어신호 발생 시 이용되는 중심 주파수를 기 설정된 변동폭주파수 범위 내에서 변화시킴으로써, 기존의 고정된 중심 주파수를 이용하는 PWM 제어방식에 대비하여 평균 EMC 노이즈 방출량을 효과적으로 감소시킬 수 있는 모터 구동 장치 및 모터 구동 장치를 적용할 경우, 노이즈 감소 및 모터 구동 효율, 사용자 만족도 측면에서 매우 큰 진보를 가져올 수 있으며, 적용되는 차량의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있다.

1 : 모터 10 : 전원부
20 : 인버터부 30 : PWM제어부
40 : 제어부

Claims (3)

1. 입력되는 PWM제어신호에 따라 동작하여 전원부로부터의 전원을 구동전원으로 변환하여 모터로 제공하는 인버터부;
   입력되는 제어신호에 따라, 중심 주파수에 근거하여 특정 듀티 비를 갖는 상기 PWM제어신호를 발생하는 PWM제어부; 및
   상기 모터에 대한 구동 개시 명령에 따라, 상기 특정 듀티 비를 갖는 상기 PWM제어신호를 발생하도록 하는 상기 제어신호를 상기 PWM제어부로 제공하며, 기 정의된 주파수변화정책에 따라 상기 중심 주파수를 변경시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 주파수변화정책에 따라, 상기 PWM제어부에서 이용하는 상기 중심 주파수를 기 설정된 변동폭주파수 범위 내에서 변경시키는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
3. 모터에 대한 구동 개시 명령에 따라, 기 정의된 주파수변화정책에 기초하여 변경되는 중심 주파수에 근거하여 특정 듀티 비를 갖는 PWM제어신호를 발생하는 PWM 제어단계;
   상기 PWM제어신호에 따라, 전원부로부터의 전원을 구동전원으로 변환하여 모터로 제공하는 구동전원 제공단계; 및
   상기 구동전원에 의해 모터가 회전하는 모터 구동단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치의 동작 방법.

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