KR20180031495A - 센서리스 bldc 모터의 재기동 장치 및 방법 - Google Patents

센서리스 bldc 모터의 재기동 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20180031495A
KR20180031495A KR1020160120238A KR20160120238A KR20180031495A KR 20180031495 A KR20180031495 A KR 20180031495A KR 1020160120238 A KR1020160120238 A KR 1020160120238A KR 20160120238 A KR20160120238 A KR 20160120238A KR 20180031495 A KR20180031495 A KR 20180031495A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bldc motor
sensorless bldc
electromotive force
counter electromotive
phase
Prior art date
Application number
KR1020160120238A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101910012B1 (ko
Inventor
이용훈
Original Assignee
(주)이씨스
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 (주)이씨스 filed Critical (주)이씨스
Priority to KR1020160120238A priority Critical patent/KR101910012B1/ko
Publication of KR20180031495A publication Critical patent/KR20180031495A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101910012B1 publication Critical patent/KR101910012B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시 형태에 따른 센서리스 BLDC 모터의 재기동 장치는, 전원이 오프된 이후 회전중인 센서리스 BLDC 모터의 역기전력을 검출하는 역기전력 검출부와 검출된 역기전력을 기설정된 기준 전위와 비교하여 센서리스 BLDC 모터의 재기동 시점을 판단하는 재기동 제어부와, 전원이 인가되면 판단된 재기동 시점부터 상기 센서리스 BLDC 모터의 구동을 위한 스위칭 신호를 생성하는 스위칭 신호 생성부를 포함하며, 기설정된 기준 전위는, 검출된 역기전력의 접지 전위를 기준으로 설정될 수 있다.

Description

센서리스 BLDC 모터의 재기동 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF RE-STARTING SENSORLESS BRUSHLESS DC MOTOR}
본 출원은, 센서리스 BLDC 모터의 재기동에 관한 것이다.
일반적으로 직류 모터(DC 모터)는 인가전압과 속도가 선형적인 관계를 가지므로, 속도제어가 간단하고 넓은 속도제어범위를 갖는다. 하지만, 한 방향의 토크 유지를 위해 브러시가 필수적 구성요소이나, 브러시로 인해 고속운전이 어렵고, 브러시의 마모로 인한 잦은 유지보수와 소음 등이 심한 단점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 개선하기 위해, 통상의 DC 모터와 반대로 코일이 권선된 고정자와 영구자석으로 된 회전자로 구성되고, 고정자의 코일에 흐르는 전류를 제어하여 고정자의 자속과 회전자의 영구자석의 자속이 직각 또는 임의의 각도를 갖도록 제어함으로써, 회전력을 얻는 브러시리스(Brushless) DC 모터(일명 BLDC 모터)가 나오게 되었다.
BLDC 모터는 브러시가 없어 기존의 DC 모터의 단점을 해소하고, DC 모터의 장점을 그대로 가지고 있어 최근 널리 쓰이고 있다. 자속의 적절한 제어를 위해 회전자의 위치에 따라 고정자의 자속 발생 위치를 결정하도록, 인버터 스위칭 소자들의 스위칭 상태를 결정해야 한다.
특히 상술한 회전자의 위치를 검출하기 위해서, 홀센서 등의 센서를 이용할 수 있다. 하지만, 온도 및 압력 등의 환경적인 요인 때문에 센서 없이 역기전력을 통해 영교차점(Zero Cross Point, ZCP)를 검출함으로써, 회전자의 위치정보를 알아내는 센서리스 방식을 주로 이용한다. 이렇게 영교차점이 검출되면, 영교차점으로부터 전기각 30도 지점에서 스위칭을 할 수 있다.
종래 기술의 경우 상술한 영교차점 검출을 위해 별도의 비교기를 사용할 수 있다. 즉, 비교기의 2개의 입력 단자 중 하나에는 역기전력을, 나머지 하나에는 공급 전원 크기의 1/2되는 기준 전압을 입력함으로써, 역기전력이 전원 크기의 1/2이 되는 시점(영교차점)을 검출할 수 있다.
즉, BLDC 모터에 전원이 공급되고 있는 상태에서는 회전중인 BLDC 모터의 역기전력의 최대 크기는 전원의 크기와 동일하기 때문에, 전원 크기의 1/2이 되는 지점을 영교차점 검출을 위한 기준 전압으로 설정함으로써, 영교차점을 검출할 수 있다.
하지만, 전원이 오프된 상태에서는 시간이 지남에 따라 BLDC 모터의 회전 속도가 점차 감소하게 되고 그에 따라 BLDC 모터의 역기전력도 점차 작아지게 되므로, 역기전력의 1/2이 되는 기준 전압을 설정할 수 없어 정확한 영교차점을 검출할 수 없다. 따라서, 전원이 오프된 이후 BLDC 모터를 재기동시키기 위해서는 BLDC 모터가 완전히 정지한 후 구동시켜야 하는 문제점이 있다.
센서리스 BLDC 모터 제어 관련 기술로는, 예를 들면, 한국공개특허 제2008-0000001호(“센서리스 비엘디씨 전동기의 제어방법”, 공개일: 2008년01월02일)이 있다.
한국공개특허 제2008-0000001호(“센서리스 비엘디씨 전동기의 제어방법”, 공개일: 2008년01월02일)
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 전원이 오프된 이후 센서리스 BLDC 모터를 재기동시킬 수 있으며, 비용을 절감할 수 있는 센서리스 BLDC 모터의 재기동 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 전원이 오프된 이후 회전중인 센서리스 BLDC 모터를 재기동시키는 장치에 있어서, 회전중인 상기 센서리스 BLDC 모터의 역기전력을 검출하는 역기전력 검출부; 상기 검출된 역기전력을 기설정된 기준 전위와 비교하여 상기 센서리스 BLDC 모터의 재기동 시점을 판단하는 재기동 제어부; 및 전원이 인가되면 상기 판단된 재기동 시점부터 상기 센서리스 BLDC 모터의 구동을 위한 스위칭 신호를 생성하는 스위칭 신호 생성부를 포함하며, 상기 기설정된 기준 전위는, 상기 검출된 역기전력의 접지 전위를 기준으로 설정되는 센서리스 BLDC 모터의 재기동 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 전원이 오프된 이후 회전중인 센서리스 BLDC 모터를 재기동시키는 방법에 있어서, 역기전력 검출부에서, 회전중인 상기 센서리스 BLDC 모터의 역기전력을 검출하는 제1 단계; 재기동 제어부에서, 상기 검출된 역기전력을 기설정된 기준 전위와 비교하여 상기 센서리스 BLDC 모터의 재기동 시점을 판단하는 제2 단계; 및 스위칭 신호 생성부에서, 전원이 인가되면 상기 판단된 재기동 시점부터 상기 센서리스 BLDC 모터의 구동을 위한 스위칭 신호를 생성하는 제3 단계를 포함하며, 상기 기설정된 기준 전위는, 상기 검출된 역기전력의 접지 전위를 기준으로 설정되는 센서리스 BLDC 모터의 재기동 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 전원이 오프된 이후 회전중인 센서리스 BLDC 모터의 역기전력을 검출하고, 검출된 역기전력과 역기전력의 접지 전위를 기준으로 설정된 기준 전위를 비교하여 재기동 시점을 판단함으로써, 센서리스 BLDC 모터를 재기동시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 별도의 비교기를 사용하지 않고 마이크로 프로세서 내부에 제공되는 아날로그-디지털 변환기를 사용하여 재기동 시점을 판단하기 때문에, 제어 장치의 구현에 드는 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 센서리스 BLDC 모터의 재기동 장치의 내부 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 재기동 시점을 판단하기 위한 파형도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 회전자의 속도 추정을 위한 역기전력의 측정 시점을 설명하기 위한 파형도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 회전자의 회전 방향을 판단하기 위한 역기전력의 측정 시점을 설명하기 위한 파형도이다.
도 5는 전원이 인가된 후 영교차점을 검출하기 위한 방법을 설명하기 위한 파형도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 센서리스 BLDC 모터의 재기동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 더욱 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 센서리스 BLDC 모터의 재기동 장치의 내부 블록도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 재기동 시점을 판단하기 위한 파형도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 회전자의 속도 추정을 위한 역기전력의 측정 시점을 설명하기 위한 파형도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 회전자의 회전 방향을 판단하기 위한 역기전력의 측정 시점을 설명하기 위한 파형도이다. 도 5는 전원이 인가된 후 영교차점을 검출하기 위한 방법을 설명하기 위한 파형도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 센서리스 BLDC 모터 구동 시스템은 교류 전원(10), 정류부(20), 인버터(30), 센서리스 BLDC 모터(40) 및 재기동 장치(100)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 정류부(20)는 교류 전원(AC)(10)을 입력받아 정류하는 정류기(21) 및 정류된 전원(10)을 평활하는 평활 커패시터(22)를 포함하며, 정류 및 평활된 직류 전원(DC)을 인버터(30)에 인가할 수 있다.
인버터(30)는 정류부(20)를 통해 정류 및 평활된 직류 전압을 인가받으며, 재기동 장치(100)의 스위칭 신호에 따라 스위칭됨으로써, 센서리스 BLDC 모터(40)의 각 상(U상, V상, W상)에 전압을 인가할 수 있다. 이러한 인버터(30)는 재기동 장치(100)의 스위칭 신호(PWM 신호)에 의해 제어되는 스위칭 소자와 스위칭 소자에 각각 역병렬로 연결된 다이오드를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 재기동 장치(100)는, 역기전력 검출부(110), 재기동 제어부(120), 스위칭 신호 생성부(130) 및 타이머(160)를 포함하며, 전원이 오프된 이후 스위칭 신호를 인가하기 위한 재기동 시점을 판단할 수 있다. 상술한 재기동 장치(100)는 마이크로프로세서(microprocessor)일 수 있으며, 각 구성들(110 내지 140)은 이러한 마이크로 프로세서내에 집적되어 기본적으로 제공되는 모듈들일 수 있다.
구체적으로, 재기동 장치(100)의 역기전력 검출부(110)는, 외부에서 인가되는 전원 온/오프 신호에 따라 전원(10)이 오프되면 회전중인 센서리스 BLDC 모터(40)의 각 상(U상, V상, W상)의 역기전력을 검출하는 모듈일 수 있다. 여기서, 각 상의 역기전력은 선간 전압일 수 있다. 검출된 역기전력은 재기동 제어부(120)로 전달될 수 있다.
상술한 역기전력 검출부(110)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 각 상(U상, V상, W상)의 역기전력을 디지털 값으로 변환하는 3개의 A/D 변환기(111 내지 112)로 구성될 수 있다. 비록 도 1에서는 각 상당 하나씩 A/D 변환기가 구비된 것으로 도시하였으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 당업자의 필요에 따라서는 1개 또는 2개의 A/D 변환기만을 포함할 수 있다.
재기동 장치(100)의 재기동 제어부(120)는, 검출된 역기전력을 기설정된 기준 전위와 비교하여 센서리스 BLDC 모터(40)의 재기동 시점을 판단할 수 있다. 여기서, 기설정된 기준 전위는, 검출된 역기전력의 접지 전위(GND, 0V)를 기준으로 설정되는 값일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 재기동 시점을 판단하기 위한 파형도로, 도 1 및 도 2를 참조하여 재기동 시점을 판단하기 위한 방법을 상세하게 설명한다. 도 2에서는 V상을 기준으로 설명하나, U상 또는 W상의 경우도 동일하게 적용될 수 있다.
전원이 오프된 이후 회전중인 센서리스 BLDC 모터(20)의 V상에는 역기전력이 발생되며, V상의 역기전력은 A/D 변환기(112)에 의해 디지털값으로 변환될 수 있다. 이때 재기동 제어부(120)는 타이머(140)에서 생성된 타이머 신호(141)의 매 상승 에지 및 하강 에지 중 적어도 하나마다 디지털값으로 변환된 역기전력과 기설정된 기준 전위를 비교하며, 디지털값으로 변환된 역기전력이 기설정된 기준 전위를 초과하는 시점(T2)을 재기동 시점으로 판단할 수 있다. 여기서, 기설정된 기준 전위는, 하단에 도시된 바와 같이 접지 전위(GND, 0V)에 1mV 내지 100mV 사이의 값을 가산한 값일 수 있다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 타이머 신호(141)의 매 상승 에지 및 하강 에지 중 적어도 하나마다 디지털값으로 변환된 역기전력과 기설정된 기준 전위를 비교한다. 즉, 시점 T1에서는 디지털값으로 변환된 역기전력이 기설정된 기준 전위보다 작으므로 무시하며, 시점 T2에서는 디지털값으로 변환된 역기전력이 기설정된 기준 전위를 초과하므로 이 시점 T2를 재기동 시점으로 판단할 수 있다.
이후, 외부에서 인가되는 전원 온/오프 신호에 따라 전원(10)이 인가되면 스위칭 신호 생성부(130)는 판단된 재기동 시점(T2)부터 센서리스 BLDC 모터(40)의 구동을 위한 스위칭 신호를 생성하여 인버터(30)에 인가함으로써 센서리스 BLDC 모터(40)를 재기동시킬 수 있다.
통상, 센서리스 BLDC 모터(40)를 6-스텝으로 구동하는 경우에는 6개의 구간(구간 1 내지 구간 6) 별로 각각의 스위칭 패턴(스위칭 패턴 1 내지 6)이 정해지며, 재기동 시점(T2)부터 해당 스위칭 패턴에 따라 스위칭 소자를 스위칭하게 된다. 이때 최초의 스위칭 신호(PWM 신호)의 듀티는 재기동 시점(T2)에서의 센서리스 BLDC 모터의 회전 속도에 대응되는 미리 저장된 값을 이용할 수 있으며, 이후로 서서히 듀티를 증가시킴으로써. 센서리스 BLDC 모터(40)의 회전 속도를 높일 수 있다.
본 발명에서는 발명의 이해를 돕기 위해 6-스텝으로 구동하는 경우를 예시적으로 설명하고 있으나, 12-스텝의 구동에도 유사하게 적용될 수 있음에 유의하여야 한다.
또한, 본 발명에서는 디지털값으로 변환된 역기전력이 기설정된 기준 전위를 초과하는 시점을 재기동 시점으로 판단하는 것을 예시하고 있으나, 실시예에 따라서는 도 3의 시점 T3과 같이 검출된 역기전력이 기설정된 기준 전위 이상인 값으로부터 기설정된 기준 전위 이하로 떨어지는 시점을 재기동 시점으로 판단할 수도 있을 것이다.
마지막으로, 재기동 장치(100)의 스위칭 신호 생성부(130)는, 전원(10)이 인가되면(외부에서 인가되는 전원 온/오프 신호), 재기동 시점부터 센서리스 BLDC 모터(40)의 구동을 위한 스위칭 신호를 생성하며, 생성된 스위칭 신호에 따라 인버터(30)의 각 스위칭 소자가 스위칭됨으로써, 센서리스 BLDC 모터(40)를 재기동시킬 수 있다.
또한, 재기동 장치(100)의 스위칭 신호 생성부(130)는, 전원(10)이 오프된 이후 회전중인 센서리스 BLDC 모터(40)의 회전 속도가 기설정된 속도 이상이며, 회전 방향이 정방향인 경우에 재기동 시점(T2)부터 센서리스 BLDC 모터(40)의 구동을 위한 스위칭 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 정방향이란 전원(10)이 오프된 이후 회전중인 센서리스 BLDC 모터(40)의 회전 방향과 동일한 방향이며, 역방향이란 전원(10)이 오프된 이후 회전중인 센서리스 BLDC 모터(40)의 회전 방향과 반대 방향을 의미한다.
상술한 센서리스 BLDC 모터(40)의 회전 속도 및 회전 방향의 추정에 대해서는 도 3 내지 도 4를 참조하여 아래에서 후술한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 회전자의 속도 추정을 위한 측정 시점을 설명하기 위한 파형도이다. 이하, 도 1 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 회전자의 속도 추정을 위한 측정 시점을 설명한다.
구체적으로, 전원이 오프된 이후 회전중인 센서리스 BLDC 모터(20)의 V상에는 역기전력이 발생되며, V상의 역기전력은 A/D 변환기(112)에 의해 디지털값으로 변환될 수 있다. 이때 재기동 제어부(120)는 타이머(140)에서 생성된 타이머 신호(141)의 매 상승 에지 및 하강 에지 중 적어도 하나마다 디지털값으로 변환된 역기전력과 기설정된 기준 전위를 비교하며, 디지털값으로 변환된 역기전력이 기설정된 기준 전위를 초과하는 시점(T2, 제1 시점이라고도 함)과 검출된 역기전력이 기설정된 기준 전위 이상인 값으로부터 기설정된 기준 전위 이하로 떨어지는 시점(T3, 제2 시점이라고도 함)을 검출할 수 있으며, 제1 시점과 제2 시점까지의 시간에 기초하여 센서리스 BLDC 모터(40)의 회전 속도를 구할 수 있다. 도 2와 마찬가지로, 기설정된 기준 전위는, 도 2의 하단에 도시된 바와 같이 접지 전위(GND, 0V)에 1mV 내지 100mV 사이의 값을 가산한 값일 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 회전자의 회전 방향을 판단하기 위한 측정 시점을 설명하기 위한 파형도이다. 이하, 도 1 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 회전자의 회전 방향을 판단하기 위한 측정 시점을 설명한다.
구체적으로, 전원이 오프된 이후 회전중인 센서리스 BLDC 모터(20)의 각상(U상, U상, W상)에는 역기전력이 발생되며, 각상의 역기전력은 A/D 변환기(110)에 의해 디지털값으로 변환될 수 있다.
구체적으로, 재기동 제어부(120)는 재기동 시점(T2)에서의 V상의 역기전력, 다음 주기의 시점(T4)에서의 U상의 역기전력, 다음 주기의 시점(T5)에서의 W상의 역기전력을 디지털 값으로 변환할 수 있다.
이때, 재기동 제어부(120)는, 각 상의 역기전력이 U상, V상, W상의 순서이면 센서리스 BLDC 모터의 회전 방향을 정방향으로 판단할 수 있으며, 각 상의 역기전력이 U상, W상, V상의 순서이면 센서리스 BLDC 모터의 회전 방향을 역방향으로 판단할 수 있다.
위의 실시예에서는 각 상의 역기전력을 시점 T2, T4, T5에서 각각 디지털값으로 변환하였으나, 실시 형태에 따라서는 재기동 시점(T2, 제1 시점)에서 각 상의 역기전력을 디지털값으로 변환할 수도 있음에 유의하여야 한다.
또한, 상술한 재기동 제어부(120)는, 전원(10)이 인가되고 스위칭 신호가 생성된 이후에는 센서리스 BLDC 모터(40)의 회전 속도를 일정 RPM까지 증가시킨 후 폐루프(closed loop) 제어하며, 전원(10)이 오프된 이후 회전중인 센서리스 BLDC 모터(40)의 회전 속도가 기설정된 속도 미만이거나 또는 회전 방향이 역방향인 경우에는 센서리스 BLDC 모터가 정지된 후 개루프(open loop) 제어할 수 있다.
특히, 센서리스 BLDC 모터(40)의 폐루프 제어시에는 상전환(commutation)을 위한 영교차점(ZCP)의 검출이 필요하며, 이하에서는 도 5를 참조하여 전원(10)이 인가된 이후 영교차점(ZCP)을 검출하는 방법을 설명한다. 도 5에서는 V상을 기준으로 설명하나, U상 또는 W상의 경우도 동일하게 적용될 수 있다.
도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 전원(10)이 인가되면, 회전중인 센서리스 BLDC 모터(20)의 V상에는 역기전력이 발생되며, V상의 역기전력은 A/D 변환기(112)에 의해 디지털값으로 변환될 수 있다. 이때 영교차점(ZCP)의 판단을 위한 기준전압(Vzc)은 커패시터(22)에 저장된 직류 전원(Vdd)의 크기의 1/2이 되는 지점일 수 있다.
따라서, 재기동 제어부(120)는 타이머(140)에서 생성된 타이머 신호(141)의 매 상승 에지 및 하강 에지 중 적어도 하나(T1, T2, T6, T7, T8)마다 V상에 대하여 디지털값으로 변환된 역기전력과 영교차점(ZCP)의 판단을 위한 기준전압(Vzc)을 비교할 수 있으며, 디지털값으로 변환된 역기전력이 기준 전압(Vzc)을 초과하는 시점(T8)을 영교차점(ZCP)으로 판단할 수 있다. 이후, 스위칭 신호 생성부(130)는, 영교차점(ZCP)으로부터 전기각 30도가 지난 시점에서 상전환을 위한 스위칭 신호를 생성함으로써, 센서리스 BLDC 모터(40)를 폐루프로 제어할 수 있다.
마지막으로, 재기동 장치(100)의 타이머(140)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 재기동 제어부(120)에 타이머 신호(141)를 제공하는 모듈일 수 있다. 타이머 신호(141)의 주기는, 예를 들면 도 2 내지 도 4의 경우 10㎲이며, 후술하는 도 5의 경우 50㎲일 수 있으나, 이는 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 이러한 구체적인 수치에 본 발명이 한정되는 것은 아님에 유의하여야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 전원이 오프된 이후 회전중인 센서리스 BLDC 모터의 역기전력을 검출하고, 검출된 역기전력과 역기전력의 접지 전위를 기준으로 설정된 기준 전위를 비교하여 재기동 시점을 판단함으로써, 센서리스 BLDC 모터를 재기동시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 별도의 비교기를 사용하지 않고 마이크로 프로세서 내부에 제공되는 아날로그-디지털 변환기를 사용하여 재기동 시점을 판단하기 때문에, 제어 장치의 구현에 드는 비용을 절감할 수 있다.
한편, 도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 센서리스 BLDC 모터의 재기동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 센서리스 BLDC 모터의 재기동 방법을 상세하게 설명한다. 다만, 발명의 간명화를 위해 도 1 내지 도 5에서 기설명된 내용과 중복된 사항의 설명은 생략하기로 한다.
우선, 도 6에 도시된 바와 같이, 재기동 제어부(120)는 회전중인 센서리스 BLDC 모터(40)의 전원이 오프되었는지를 판단하며(S601), 전원이 오프된 경우에는 센서리스 BLDC 모터(40)의 회전 속도가 기준 속도(RPM) 이상인지 판단할 수 있다(S602). 기준 속도가 너무 낮을 경우에는 역기전력의 크기가 너무 작아 영교차점의 판단이 어렵기 때문에 센서리스 BLDC 모터(40)가 정지될 때까지 기다린 후 개루프 제어를 수행할 수 있다(S605). 여기서, 기준 속도는 예컨대 300 RPM 정도로 설정될 수 있다. 상술한 센서리스 BLDC 모터(40)의 회전 속도의 산출을 위한 역기전력의 측정 시점은 도 3과 관련하여 상술한 바와 같다.
센서리스 BLDC 모터(40)의 회전 속도가 기준 속도(RPM) 이상이면, 재기동 제어부(120)는 센서리스 BLDC 모터(40)의 회전 방향이 정방향인지를 판단할 수 있다(S603). 여기서, 정방향은 전원이 오프된 이후 회전중인 센서리스 BLDC 모터(40)의 회전 방향과 동일한 방향을 의미하며, 역방향은 전원(10)이 오프된 이후 회전중인 센서리스 BLDC 모터(40)의 회전 방향과 반대 방향을 의미한다. 상술한 센서리스 BLDC 모터(40)의 회전 방향의 산출을 위한 역기전력의 측정 시점은 도 4와 관련하여 상술한 바와 같다. 역방향인 경우에는 센서리스 BLDC 모터(40)가 정지될 때까지 기다린 후 개루프 제어를 수행할 수 있다(S605). 상술한 개루프 제어(S605)에 의해 센서리스 BLDC 모터(40)의 회전 속도가 일정한 회전 속도(RPM)에 도달하면 폐루프 제어(S609)가 수행될 수 있다.
만약, 센서리스 BLDC 모터(40)의 회전 속도가 기준 속도(RPM) 이상인 경우, 역기전력 검출부(110)는, 회전중인 센서리스 BLDC 모터(40)의 역기전력을 검출할 수 있다(S604). 상술한 역기전력 검출부(110)는, 마이크로 프로세서 내부에서 기본적으로 제공되는 A/D 변환기일 수 있다.
다음, 재기동 제어부(120)는, 검출된 역기전력을 기설정된 기준 전위와 비교하여 센서리스 BLDC 모터(40)의 재기동 시점을 판단할 수 있다(S606). 여기서, 기설정된 기준 전위는, 검출된 역기전력의 접지 전위(GND, 0V)를 기준으로 설정되는 값으로, 접지 전위에 1mV 내지 100mV 사이의 값을 가산한 값일 수 있다.
마지막으로, 스위칭 신호 생성부(130)는, 전원(10)이 인가되면 재기동 시점부터 센서리스 BLDC 모터(40)의 구동을 위한 스위칭 신호를 생성할 수 있다(S607). 여기서, 이때 최초의 스위칭 신호(PWM 신호)의 듀티는 재기동 시점(T2)에서의 센서리스 BLDC 모터의 회전 속도에 대응되는 미리 저장된 값을 이용할 수 있다. 이후 생성된 스위칭 신호에 따라 인버터(30)의 각 스위칭 소자가 스위칭됨으로써, 센서리스 BLDC 모터(40)를 재기동시킬 수 있다.
이후 스위칭 신호 생성부(130)는, 스위칭 신호의 듀티를 서서히 증가시킴으로써. 센서리스 BLDC 모터(40)의 회전 속도를 높일 수 있으며, 일정한 회전속도(RPM)까지 재기동시키며(S608), 센서리스 BLDC 모터(40)의 회전 속도가 일정한 회전속도(RPM)에 도달한 이후에는 폐루프 제어(S609)를 통해 센서리스 BLDC 모터(40)의 속도를 제어할 수 있다. 폐루프 제어(S609)를 위한 영교차점의 검출은 도 5와 관련하여 상술한 바와 같다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 전원이 오프된 이후 회전중인 센서리스 BLDC 모터의 역기전력을 검출하고, 검출된 역기전력과 역기전력의 접지 전위를 기준으로 설정된 기준 전위를 비교하여 재기동 시점을 판단함으로써, 센서리스 BLDC 모터를 재기동시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 별도의 비교기를 사용하지 않고 마이크로 프로세서 내부에 제공되는 아날로그-디지털 변환기를 사용하여 재기동 시점을 판단하기 때문에, 제어 장치의 구현에 드는 비용을 절감할 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시 형태에 따른 센서리스 BLDC 모터의 재기동은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 상기 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 상술한 "~~ 모듈" 내지 "~~ 부"는 다양한 방식, 예를 들면 프로세서, 프로세서에 의해 수행되는 프로그램 명령들, 소프트웨어 모듈, 마이크로 코드, 컴퓨터 프로그램 생성물, 로직 회로, 어플리케이션 전용 집적 회로, 펌웨어 등에 의해 구현될 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
10: 전원 20: 정류부
30: 인버터 40: BLDC 모터
100: 재기동 장치 110: 역기전력 검출부
111 내지 113: 아날로그 디지털 변환기 120: 재기동 제어부
130: 스위칭 신호 생성부 140: 타이머

Claims (20)

  1. 전원이 오프된 이후 회전중인 센서리스 BLDC 모터를 재기동시키는 장치에 있어서,
    회전중인 상기 센서리스 BLDC 모터의 역기전력을 검출하는 역기전력 검출부;
    상기 검출된 역기전력을 기설정된 기준 전위와 비교하여 상기 센서리스 BLDC 모터의 재기동 시점을 판단하는 재기동 제어부; 및
    전원이 인가되면 상기 판단된 재기동 시점부터 상기 센서리스 BLDC 모터의 구동을 위한 스위칭 신호를 생성하는 스위칭 신호 생성부를 포함하며,
    상기 기설정된 기준 전위는, 상기 검출된 역기전력의 접지 전위를 기준으로 설정되는 센서리스 BLDC 모터의 재기동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    역기전력 검출부는, 회전중인 상기 센서리스 BLDC 모터의 역기전력을 디지털 값으로 변환하는 A/D 변환기를 포함하며,
    상기 A/D 변환기는, 상기 재기동 제어부, 상기 스위칭 신호 생성부와 함께 마이크로 프로세서내에 집적되어 제공되는 센서리스 BLDC 모터의 재기동 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기설정된 기준 전위는,
    상기 접지 전위에 1mV 내지 100mV 사이의 값을 가산한 값인 센서리스 BLDC 모터의 재기동 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 재기동 제어부는,
    상기 검출된 역기전력이 상기 접지 전위로부터 상기 기설정된 기준 전위를 초과하는 제1 시점 또는 상기 검출된 역기전력이 상기 기설정된 기준 전위 이상인 값으로부터 상기 기설정된 기준 전위 이하로 떨어지는 제2 시점을 상기 재기동 시점으로 판단하는 센서리스 BLDC 모터의 재기동 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 신호 생성부는,
    상기 전원이 오프된 이후 회전중인 상기 센서리스 BLDC 모터의 회전 속도가 기설정된 속도 이상이며, 회전 방향이 정방향인 경우에 상기 판단된 재기동 시점부터 상기 센서리스 BLDC 모터의 구동을 위한 스위칭 신호를 생성하며
    상기 정방향은, 상기 전원이 오프된 이후 회전중인 상기 센서리스 BLDC 모터의 회전 방향과 동일한 방향인 센서리스 BLDC 모터의 재기동 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전원이 오프된 이후 회전중인 상기 센서리스 BLDC 모터의 회전 속도는,
    상기 제1 시점 및 상기 제2 시점까지의 시간에 기초하여 구해지는 센서리스 BLDC 모터의 재기동 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    재기동 제어부는,
    상기 제1 시점에서의 각 상의 역기전력에 기초하여 상기 센서리스 BLDC 모터의 회전 방향을 구하는 센서리스 BLDC 모터의 재기동 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    재기동 제어부는,
    상기 제1 시점에서의 역기전력이 U상, V상, W상의 순서이면 상기 정방향으로 판단하며,
    상기 제1 시점에서의 역기전력이 U상, W상, V상의 순서이면 역방향으로 판단하는 센서리스 BLDC 모터의 재기동 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 스위칭 신호의 듀티는,
    상기 재기동 시점에서의 상기 센서리스 BLDC 모터의 회전 속도에 대응한 미리 저장된 값인 센서리스 BLDC 모터의 재기동 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 재기동 제어부는,
    상기 전원이 인가되고 상기 스위칭 신호가 생성된 이후에는 상기 센서리스 BLDC 모터의 회전 속도를 일정 RPM까지 증가시킨 후 폐루프(closed loop) 제어하며,
    상기 전원이 오프된 이후 회전중인 상기 센서리스 BLDC 모터의 회전 속도가 기설정된 속도 미만이거나 또는 회전 방향이 역방향인 경우에는 상기 센서리스 BLDC 모터가 정지된 후 개루프(open loop) 제어하며,
    상기 역방향은, 상기 전원이 오프된 이후 회전중인 상기 센서리스 BLDC 모터의 회전 방향과 반대 방향인 센서리스 BLDC 모터의 재기동 장치.
  11. 전원이 오프된 이후 회전중인 센서리스 BLDC 모터를 재기동시키는 방법에 있어서,
    역기전력 검출부에서, 회전중인 상기 센서리스 BLDC 모터의 역기전력을 검출하는 제1 단계;
    재기동 제어부에서, 상기 검출된 역기전력을 기설정된 기준 전위와 비교하여 상기 센서리스 BLDC 모터의 재기동 시점을 판단하는 제2 단계; 및
    스위칭 신호 생성부에서, 전원이 인가되면 상기 판단된 재기동 시점부터 상기 센서리스 BLDC 모터의 구동을 위한 스위칭 신호를 생성하는 제3 단계를 포함하며,
    상기 기설정된 기준 전위는, 상기 검출된 역기전력의 접지 전위를 기준으로 설정되는 센서리스 BLDC 모터의 재기동 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 단계는, A/D 변환기에서, 회전중인 상기 센서리스 BLDC 모터의 역기전력을 디지털 값으로 변환하는 단계를 포함하며,
    상기 A/D 변환기는, 상기 재기동 제어부, 상기 스위칭 신호 생성부와 함께 마이크로 프로세서내에 집적되어 제공되는 센서리스 BLDC 모터의 재기동 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 기설정된 기준 전위는,
    상기 접지 전위에 1mV 내지 100mV 사이의 값을 가산한 값인 센서리스 BLDC 모터의 재기동 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제2 단계는,
    상기 재기동 제어부에서, 상기 검출된 역기전력이 상기 접지 전위로부터 상기 기설정된 기준 전위를 초과하는 제1 시점 또는 상기 검출된 역기전력이 상기 기설정된 기준 전위 이상인 값으로부터 상기 기설정된 기준 전위 이하로 떨어지는 제2 시점을 상기 재기동 시점으로 판단하는 단계를 포함하는 센서리스 BLDC 모터의 재기동 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 센서리스 BLDC 모터의 재기동 방법은,
    상기 전원이 오프된 이후 회전중인 상기 센서리스 BLDC 모터의 회전 속도가 기설정된 속도 이상이며, 회전 방향이 정방향인 경우에 상기 제3 단계를 수행하며,
    상기 정방향은, 상기 전원이 오프된 이후 회전중인 상기 센서리스 BLDC 모터의 회전 방향과 동일한 방향인 센서리스 BLDC 모터의 재기동 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전원이 오프된 이후 회전중인 상기 센서리스 BLDC 모터의 회전 속도는,
    상기 제1 시점 및 상기 제2 시점까지의 시간에 기초하여 구해지는 센서리스 BLDC 모터의 재기동 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 센서리스 BLDC 모터의 재기동 방법은,
    상기 제1 시점에서의 각 상의 역기전력에 기초하여 상기 센서리스 BLDC 모터의 회전 방향을 구하는 센서리스 BLDC 모터의 재기동 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 센서리스 BLDC 모터의 재기동 방법은,
    상기 제1 시점에서의 역기전력이 U상, V상, W상의 순서이면 상기 정방향으로 판단하며,
    상기 제1 시점에서의 역기전력이 U상, W상, V상의 순서이면 역방향으로 판단하는 센서리스 BLDC 모터의 재기동 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 스위칭 신호의 듀티는,
    상기 재기동 시점에서의 상기 센서리스 BLDC 모터의 회전 속도에 대응한 미리 저장된 값인 센서리스 BLDC 모터의 재기동 방법.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 센서리스 BLDC 모터의 재기동 방법은,
    상기 전원이 인가되고 상기 스위칭 신호가 생성된 이후에는 상기 센서리스 BLDC 모터의 회전 속도를 일정 RPM까지 증가시킨 후 폐루프(closed loop) 제어하며,
    상기 전원이 오프된 이후 회전중인 상기 센서리스 BLDC 모터의 회전 속도가 기설정된 속도 미만이거나 또는 회전 방향이 역방향인 경우에는 상기 센서리스 BLDC 모터가 정지된 후 개루프(open loop) 제어하며,
    상기 역방향은, 상기 전원이 오프된 이후 회전중인 상기 센서리스 BLDC 모터의 회전 방향과 반대 방향인 센서리스 BLDC 모터의 재기동 방법.
KR1020160120238A 2016-09-20 2016-09-20 센서리스 bldc 모터의 재기동 장치 및 방법 KR101910012B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160120238A KR101910012B1 (ko) 2016-09-20 2016-09-20 센서리스 bldc 모터의 재기동 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160120238A KR101910012B1 (ko) 2016-09-20 2016-09-20 센서리스 bldc 모터의 재기동 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180031495A true KR20180031495A (ko) 2018-03-28
KR101910012B1 KR101910012B1 (ko) 2018-10-22

Family

ID=61901803

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160120238A KR101910012B1 (ko) 2016-09-20 2016-09-20 센서리스 bldc 모터의 재기동 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101910012B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020031735A (ja) * 2018-08-28 2020-03-05 株式会社ナカニシ 医療装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020031735A (ja) * 2018-08-28 2020-03-05 株式会社ナカニシ 医療装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR101910012B1 (ko) 2018-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7095204B2 (en) Startup control method of brushless DC motor
US11114962B2 (en) Semiconductor device, motor drive system, and motor control program
JP5610651B2 (ja) ブラシレスモータ制御装置、およびブラシレスモータ制御方法
US7235941B2 (en) Phase commutation method of brushless direct current motor
JP2014517678A (ja) 電気駆動ユニット
US11183955B2 (en) Method for correcting magnetic field position error in electric motor
KR20150071449A (ko) 모터의 구동장치 및 그 제어방법
KR102604003B1 (ko) 모터 제어 장치, 모터 제어 시스템 및 모터 제어 방법
KR20150051002A (ko) 모터의 구동장치 및 그 제어방법
JP2016163518A (ja) 回転位置検出装置，モータ制御装置及び回転位置検出方法
US20150102758A1 (en) Motor drive controller, motor drive control method and motor system using the same
KR20150044304A (ko) 모터의 구동장치 및 그 제어방법
US20160156294A1 (en) Motor driving module
KR101910012B1 (ko) 센서리스 bldc 모터의 재기동 장치 및 방법
JP2019057981A (ja) モータ制御用集積回路
KR20180082128A (ko) 상전압 검출을 이용한 브러시리스 직류모터 기동 제어방법 및 장치
JP5405224B2 (ja) モータ駆動装置、及びモータに備えられたロータの相対位置の判別方法
JP6348779B2 (ja) 同期電動機の駆動システム
JP2008104267A (ja) モータ装置
JP4788603B2 (ja) インバータ装置
US20150069943A1 (en) Motor driving control apparatus, motor driving control method, and motor system using the same
US20120286714A1 (en) Rotor position detecting apparatus
KR102260101B1 (ko) 모터 제어용 집적 회로
JP6935349B2 (ja) モータ駆動装置
JP7433113B2 (ja) モータ制御装置、モータシステム及びモータ制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant