KR20180082300A - Device and method for speed control of bldc motor - Google Patents

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KR20180082300A
KR20180082300A KR1020170124007A KR20170124007A KR20180082300A KR 20180082300 A KR20180082300 A KR 20180082300A KR 1020170124007 A KR1020170124007 A KR 1020170124007A KR 20170124007 A KR20170124007 A KR 20170124007A KR 20180082300 A KR20180082300 A KR 20180082300A
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Abstract

The present invention relates to a speed control device and method of a brushless direct current (BLDC) motor. The speed control device of a BLDC motor comprises: a Hall sensor for detecting a rotation position of a rotor of a BLDC motor; a command current calculation unit for calculating a first command current by determining a mode as a first calculation mode if a command speed is less than a preset reference speed, and calculating a second command current by determining the mode as a second calculation mode if the command speed is greater than or equal to the preset reference speed; and an input current output unit for generating an input current corresponding to a command current calculated by the command current calculation unit among the first command current and the second command current, and outputting the generated input current to a BLDC motor, wherein the command current calculation unit calculates a torque angle which is a difference between a rotation angle of the first command current and a rotation angle of the rotor in the first calculation mode, and calculates the first command current based on the calculated torque angle.

Description

무브러시 직류 모터의 속도 제어 장치 및 속도 제어 방법{DEVICE AND METHOD FOR SPEED CONTROL OF BLDC MOTOR}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a speed control device and a speed control method of a brushless DC motor,

본 발명은 모터의 속도 제어 장치 및 이를 제어하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 무브러시 직류 모터(Brussless Direct Current Motor, BLDC 모터)의 속도를 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to an apparatus and method for controlling the speed of a brushless direct current motor (BLDC motor).

BLDC 모터는 간단한 홀 센서(Hall Sensor)를 통해서 비교적 정밀하고 효과적인 속도 및 위치 제어를 수행할 수 있는 모터로서 다양한 응용 분야에서 매우 폭 넓게 사용되고 있다. BLDC 모터의 속도는 모터에 부착된 자석의 극을 검출하는 홀 센서를 통해서 검출할 수 있지만, 홀 센서의 출력 신호는 영구자석 자극의 N/S극에 대해서 반응한다. 따라서, 전기적으로 1 회전당 1 펄스의 전기적인 신호만을 출력할 수 있으므로, 3상의 홀 센서 신호를 조합한다 하더라도, 전기적으로 60도 간격의 신호만을 검출할 수 있어서, 낮은 속도에서는 다른 위치검출 수단인 엔코더 등에 비해서 낮은 정밀도의 위치 정보만을 제공하게 된다.BLDC motors are widely used in various applications as motors that can perform relatively precise and effective speed and position control through a simple Hall sensor. The speed of the BLDC motor can be detected through a Hall sensor that detects the pole of the magnet attached to the motor, but the output signal of the Hall sensor reacts to the N / S pole of the permanent magnet pole. Therefore, even if a three-phase hall sensor signal is combined, it is possible to electrically detect only a signal at an interval of 60 degrees, so that it is possible to detect other position detecting means It provides only low-precision position information as compared with the encoder and the like.

또한, 이러한 이유로 BLDC 모터가 저속으로 회전하는 경우에는 홀 센서의 신호 간격이 너무 길어져서 속도의 검출이 가능한 주파수가 매우 늦어지게 되므로, 모터의 동작이 변동하는 주파수보다 길어져서 실제 속도 제어가 불가능한 영역에 도달하게 된다.For this reason, when the BLDC motor rotates at a low speed, the signal interval of the hall sensor becomes excessively long, and the frequency at which the speed can be detected becomes very slow. Therefore, in a region where the actual speed control becomes impossible .

이러한 이유로 통상적인 구성의 무브러시 직류 모터에서 정격 속도의 3% ~ 5% 이하에서는 속도 제어가 어려워지고 토크 리플 등의 문제가 발생하게 된다.For this reason, in a conventional brushless DC motor, the speed control becomes difficult at 3% to 5% or less of the rated speed, and a problem such as torque ripple occurs.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 지령 속도에 따라 고속 모드 및 저속 모드 중 어느 한 모드를 결정하고, 저속 모드에서 토크 각도에 기초하여 크기를 달리하는 지령 전류를 산출하며, 산출된 지령 전류에 상응한 입력 전류를 출력하여 홀 센서에 기반한 회전자의 속도를 반영 없이 모터를 저속에서 안정적으로 작동시킬 수 있는 속도 제어 장치 및 속도 제어 방법을 제공하고자 한다.A problem to be solved by the present invention is to determine one of a high speed mode and a low speed mode according to a command speed and to calculate a command current varying in magnitude based on a torque angle in a low speed mode, And to provide a speed control device and a speed control method capable of stably operating the motor at a low speed without outputting the input current and reflecting the speed of the rotor based on the hall sensor.

본 발명에 따른 모터 속도 제어 장치는, BLDC 모터의 회전자의 회전 위치를 감지하는 홀센서, 지령 속도가 미리 설정된 기준 속도 미만이면 제1 산출 모드로 결정하여 제1 지령 전류를 산출하고, 지령 속도가 미리 설정된 기준 속도 이상이면 제2 산출 모드로 결정하여 제2 지령 전류를 산출하는 지령 전류 산출부, 및 제1 지령 전류 및 제2 지령 전류 중 지령 전류 산출부가 산출한 지령 전류와 상응하는 입력 전류를 생성하여 BLDC 모터에 출력하는 입력 전류 출력부를 포함하고, 지령 전류 산출부는 제1 산출 모드에서 제1 지령 전류의 회전 각도 및 회전자의 회전 각도 간의 차이인 토크 각도를 산출하고, 산출된 토크 각도에 따라 변하는 제1 지령 전류를 산출한다.A motor speed control device according to the present invention is a motor speed control device that includes a hall sensor for sensing a rotational position of a rotor of a BLDC motor and a first calculation mode when the command speed is less than a reference speed set in advance to calculate a first command current, A command current calculation section for determining a second command mode and calculating a second command current when the first command current and the second command current are equal to or more than a predetermined reference speed, And the command current calculation unit calculates a torque angle which is a difference between the rotation angle of the first command current and the rotation angle of the rotor in the first calculation mode, and outputs the calculated torque angle The first command current varies depending on the first command current.

본 발명에 따른 모터 속도 제어 장치의 부가적 특징으로서, 지령 전류 산출부는, 제1 산출 모드에서 지령 속도를 적분하여 제1 지령 전류의 회전 각도를 판단하는 것으로 구성될 수 있다.As an additional feature of the motor speed control device according to the present invention, the command current calculating section may be configured to determine the rotation angle of the first command current by integrating the command speed in the first calculation mode.

또한, 본 발명의 모터 속도 제어 장치에서, 지령 전류 산출부는 홀 센서로부터 검출된 회전자의 위치에 기초하여 회전자의 회전 각도를 추정하는 것으로 구성될 수 있다.Further, in the motor speed control apparatus of the present invention, the command current calculating section may be configured to estimate the rotation angle of the rotor based on the position of the rotor detected by the hall sensor.

전술한 부가적 구성에 있어서, 지령 전류 산출부는 하기 수학식에 따라 제1 지령 전류를 산출하는 것으로 구성되는 것이 바람직하다.In the above-described additional configuration, it is preferable that the command current calculating section is configured to calculate the first command current according to the following equation.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서,

Figure pat00002
는 제1 지령 전류,
Figure pat00003
은 토크를 발생하는 정격 입력 전류의 크기,
Figure pat00004
은 탈조 방지 위한 최소 전류의 크기,
Figure pat00005
는 토크 각도를 나타낸다.here,
Figure pat00002
The first command current,
Figure pat00003
The magnitude of the rated input current generating torque,
Figure pat00004
The size of the minimum current for preventing out-of-phase,
Figure pat00005
Represents the torque angle.

본 발명에 따른 모터 속도 제어 장치의 다른 부가적 특징으로서, 지령 전류 산출부는 제2 산출 모드에서 홀 센서를 통해 검출된 모터 속도와 지령 속도 간의 차이에 기초하여 제2 지령 전류를 산출하는 것으로 구성될 수 있다.As another additional feature of the motor speed control apparatus according to the present invention, the command current calculating section may be configured to calculate the second command current based on the difference between the command speed and the motor speed detected through the hall sensor in the second calculation mode .

본 발명에 따른 모터 속도 제어 장치의 또 다른 부가적 특징으로서, 지령 전류 산출부는 토크 각도의 증가에 따라 커지는 제1 지령 전류를 산출하고, 토크 각도의 감소에 따라 작아지는 제1 지령 전류를 산출하는 것으로 구성될 수 있다.As another additional feature of the motor speed control apparatus according to the present invention, the command current calculating section calculates a first command current that increases with an increase in the torque angle, and calculates a first command current that decreases as the torque angle decreases ≪ / RTI >

본 발명에 따른 모터 속도 제어 장치의 또 다른 부가적 특징으로서, 미리 설정된 기준 속도는 모터의 정격 속도의 10% 이하의 속도로 미리 설정된 것으로 구성될 수 있다.. As a further additional feature of the motor speed control device according to the present invention, the predetermined reference speed may be configured to be preset at a speed of 10% or less of the rated speed of the motor.

본 발명에 따른 모터 속도 제어 방법은, 고정자 및 회전자를 포함하는 BLDC 모터(Brussless Direct Current Motor)의 속도를 지령 속도로 제어하는 속도 제어 방법에 있어서, 지령 속도에 대한 입력을 받는 단계, 지령 속도와 미리 설정된 기준 속도를 비교하는 단계, 지령 속도가 미리 설정된 기준 속도 미만이면, 제1 지령 전류의 회전 각도 및 회전자의 회전 각도 간의 차이인 토크 각도에 기초하여 제1 지령 전류를 산출하는 단계, 지령 속도가 미리 설정된 기준 속도 이상이면, BLDC 모터의 속도와 지령 속도 간의 차이에 기초하여 제2 지령 전류를 산출하는 단계, 및 제1 지령 전류 및 제2 지령 전류 중 어느 한 지령 전류에 따라 BLDC 모터에 입력되는 입력 전류를 출력하는 단계를 포함한다.A motor speed control method according to the present invention is a speed control method for controlling a speed of a BLDC motor (Brushless Direct Current Motor) including a stator and a rotor at an instruction speed, the method comprising the steps of: Calculating a first command current based on a torque angle that is a difference between a rotation angle of the first command current and a rotation angle of the rotor when the command speed is less than a preset reference speed; Calculating a second command current based on a difference between a speed of the BLDC motor and a command speed when the command speed is equal to or higher than a preset reference speed, And outputting an input current to be input to the output terminal.

본 발명의 모터 속도 제어 방법의 부가적 특징으로서, 제1 지령 전류를 산출하는 단계는, 지령 속도를 적분하여 제1 지령 전류의 회전 각도를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.As an additional feature of the motor speed control method of the present invention, the step of calculating the first command current may further include a step of calculating the rotation angle of the first command current by integrating the command speed.

전술한 본 발명의 구성 및 부가적 특징들에 따르면, 모터의 속도 제어 장치 및 제어 방법은 지령 속도에 따라 고속 모드 및 저속 모드 중 어느 한 모드를 결정하고, 저속 모드에서 토크 각도에 기초하여 지령 전류를 산출하며, 산출된 지령 전류에 상응한 입력 전류를 출력하여 홀 센서에 기반한 회전자의 속도를 반영 없이 모터를 저속에서 안정적으로 작동시킬 수 있다.According to the configuration and the additional features of the present invention described above, the speed control device and the control method of the motor determine either the high speed mode or the low speed mode in accordance with the command speed, and determine, based on the torque angle in the low speed mode, And outputs the input current corresponding to the calculated command current to operate the motor stably at low speed without reflecting the speed of the rotor based on the hall sensor.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 속도 제어 장치를 갖춘 BLDC 모터의 구성을 간략하게 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 좌표상에서의 입력 전류와 회전자의 자속이 평면상에서 회전하는 형상을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지령 전류 산출하는 지령 속도 산출부가 지령 속도를 산출하는 제어 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 속도 제어 장치가 모터의 속도를 제어하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 2상 도통 방식의 저속 운전 및 고속 운전을 수행하는 모터에 대한 실험값을 보여주는 그래프이다.1 is a block diagram briefly showing a configuration of a BLDC motor equipped with a motor speed control apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a shape in which an input current and a magnetic flux of a rotor rotate in a plane on a coordinate of a motor according to an embodiment of the present invention. FIG.
3 is a control flowchart for calculating an instruction speed by an instruction speed calculating section for calculating a command current according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart showing a method of controlling a motor speed according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing experimental values for a motor performing low-speed operation and high-speed operation in a two-phase conduction mode according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로서, 본 발명의 바람직한 실시예의 구성과 작동을 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터의 속도 제어 시스템에 대해 간략하게 도시한 블록도이다.1 is a block diagram briefly illustrating a speed control system of a BLDC motor according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, BLDC 모터(10)는 고정자(23)와 회전자(21)를 갖춘 모터 본체(20)와 모터 속도 제어 장치(100)를 포함하고 있다.1, the BLDC motor 10 includes a motor main body 20 having a stator 23 and a rotor 21, and a motor speed control device 100. [

모터 본체(20)는 전기 에너지를 역학 에너지로 전환하는 장치이다. 모터 본체(20)는 영구 자석으로 된 회전자(21)와 권선으로 되어 있는 고정자(스테이터 폴, 23)들로 이루어져 있다. BLDC 모터(10)는, 브러시를 갖춘 모터와 달리, 영구 자석 쪽이 회전자(21)로 되기 때문에 브러시가 없이도 전자석에 전기를 계속 공급할 수 있는 것이다. 따라서 접점이 일으키는 마찰력으로 인한 동력 손실 및 마찰 자체로 인한 내구도가 높다.The motor main body 20 is an apparatus for converting electric energy into kinetic energy. The motor main body 20 is composed of a rotor 21 made of a permanent magnet and a stator (stator pole) 23 made of a winding. The BLDC motor 10 is capable of continuously supplying electricity to the electromagnets even when there is no brush because the permanent magnets serve as the rotors 21 unlike motors provided with brushes. Therefore, the durability due to power loss and friction itself due to the frictional force generated by the contact point is high.

모터 본체(20)는 영구자석 회전자(21)와 전류가 인가된 권선으로부터 생성되는 자기장 사이의 관계에 의해 전기 에너지는 회전자(21)를 회전시킴으로써 기계적인 에너지로 변환된다. DC 전원을 공급받아 동작하는 BLDC 모터의 경우 BLDC 모터의 드라이버에서 정확하게 계산된 단위로 PWM 되어 들어가는 정밀한 파형을 갖는 입력 전류가 인가된다. 이를 통해 높은 가속 성능, 강력하며 일정한 토크 응답성, 정밀한 위치제어가 가능해진다. The motor main body 20 is converted into mechanical energy by rotating the rotor 21 by the relationship between the permanent magnet rotor 21 and the magnetic field generated from the current-fed winding. In the case of a BLDC motor that is powered by DC power, the driver of the BLDC motor is supplied with an input current with a precise waveform that is PWM-pulsed in precisely calculated units. This enables high acceleration performance, strong, constant torque response, and precise position control.

한편, 이하에서는, BLDC 모터(10)가 2상 도통 방식으로 구현되는 것으로 가정하여 설명한다.In the following description, it is assumed that the BLDC motor 10 is implemented in a two-phase conduction manner.

모터 속도 제어 장치(100)는 홀 센서(110), 지령 전류 산출부(120) 및 입력 전류 출력부(130)를 포함하여 구성되어 있다. 모터 속도 제어 장치(100)는 모터 본체(20)에 입력되는 입력 전류를 제어하여 BLDC 모터(10)의 속도를 제어할 수 있다.The motor speed control apparatus 100 includes a hall sensor 110, a command current calculation unit 120, and an input current output unit 130. The motor speed control device 100 can control the speed of the BLDC motor 10 by controlling an input current input to the motor main body 20. [

모터 속도 제어 장치(100)는 사용자가 원하는 속도인 지령 속도에 대한 정보를 입력받으며, 입력받은 지령 속도에 따라 모터 본체(20)가 회전하도록 제어한다. The motor speed control apparatus 100 receives information about a command speed, which is a speed desired by the user, and controls the motor main body 20 to rotate according to the input command speed.

지령 전류 산출부(120)는 입력 전류, 모터 본체(20)의 속도 및 지령 속도 중 적어도 하나에 기초하여 모터 본체(20)가 지령 속도로 운전하기 위한 지령 전류를 산출한다. 지령 전류 산출부(120)는 입력 전류 출력부(130)가 지령 전류와 상응하는 입력 전류를 출력하도록 제어한다. 지령 전류 산출부(120)는 입력된 지령 속도에 따라 지령 전류를 산출하는 방식을 달리할 수 있다.The command current calculating section 120 calculates a command current for operating the motor main body 20 at the command speed based on at least one of the input current, the speed of the motor main body 20, and the command speed. The command current calculation unit 120 controls the input current output unit 130 to output an input current corresponding to the command current. The command current calculation unit 120 may be different from the command current calculation system in accordance with the input command speed.

지령 전류 산출부(120)는 지령 속도에 기초하여 제1 산출 모드 및 제2 산출 모드 중 어느 한 산출모드를 결정한다. 지령 전류 산출부(120)는 지령 속도가 미리 설정된 기준 속도 미만이면 저속 운전 모드인 제1 산출 모드로 결정한다. 지령 전류 산출부(120)는 지령 속도가 미리 설정된 기준 속도 이상이면 고속 운전 모드인 제2 산출 모드로 결정한다.The command current calculating unit 120 determines one of the first calculation mode and the second calculation mode based on the command speed. The command current calculating unit 120 determines the first calculation mode that is the low-speed operation mode when the command speed is less than the preset reference speed. The instruction current calculating unit 120 determines the second calculation mode that is the high-speed operation mode when the command speed is equal to or higher than the preset reference speed.

여기서, 제2 산출 모드는 홀 센서(110)에 기반한 회전자(21)의 속도를 검출하여 피드백 제어에 따른 지령 전류인 제2 지령 전류를 산출한다. 제1 산출 모드는 지령 전류의 회전 각도와 회전자(21)의 자속 각도 간의 차이인 토크 각도에 따라 크기를 달리하는(또는, 크기가 조절된) 지령 전류를 산출한다.Here, the second calculation mode detects the speed of the rotor 21 based on the hall sensor 110 to calculate a second command current which is a command current according to the feedback control. The first calculation mode calculates a command current which is different in magnitude (or is adjusted in size) according to the torque angle which is the difference between the rotation angle of the command current and the magnetic flux angle of the rotor 21.

이 경우, 크기가 조절된 지령 전류는 일정한 속도로 회전하며, 모터 본체(20)의 회전자(21)가 산출된 지령 전류의 회전 속도에 추종하여 회전하므로 모터 본체(20)를 일정한 속도로 회전시킬 수 있다. 즉, 제1 산출모드에서 지령 전류 산출부(120)는 홀 센서(110)에 따라 검출된 실제 회전자(21)의 속도를 고려하지 않는다. In this case, the command current whose magnitude has been adjusted rotates at a constant speed, and the rotor 21 of the motor main body 20 rotates in accordance with the calculated rotational speed of the command current, so that the motor main body 20 is rotated . That is, in the first calculation mode, the command current calculation unit 120 does not take into account the speed of the actual rotor 21 detected according to the hall sensor 110.

한편, 미리 설정된 기준 속도는 모터 본체(20)의 기계적 주파수보다 낮은 주파수로 미리 설정될 수 있다. 예를 들면, 미리 설정된 기준 속도는 모터 본체(20)의 정격 속도의 5% 내지 10% 사이의 어느 하나에 해당하는 속도로 미리 설정될 수 있다.On the other hand, the predetermined reference speed can be preset to a frequency lower than the mechanical frequency of the motor main body 20. [ For example, the predetermined reference speed may be preset at a speed corresponding to any one of 5% to 10% of the rated speed of the motor main body 20. [

홀 센서(110)는 자기장의 세기에 따라 전압이 변하는 소자이다. 홀 센서(110)는 도체에 전류가 흐르는 상태에서 전류의 방향과 수직으로 자기장이 형성될 때, 전류가 흐르는 도체 내에서 전류와 수직방향으로 전위차(전기장 형성)가 발생 하는 현상을 이용하여, 모터 본체(20)의 회전자(21)의 위치를 감지할 수 있다.The hall sensor 110 is a device whose voltage varies according to the intensity of a magnetic field. When a magnetic field is formed perpendicular to the direction of the current in a state where a current flows through the conductor, the Hall sensor 110 generates a potential difference (electric field formation) in a direction perpendicular to the current in the conductor through which the current flows, The position of the rotor 21 of the main body 20 can be sensed.

구체적으로, 홀 센서(110)는 회전자(21)의 자력 변화를 감지하여 회전자(21)의 위치를 감지하거나 회전자(21)의 회전수를 감지하고, 이를 기초로 하여 모터 본체(20)의 회전 속도가 산출될 수 있다. More specifically, the hall sensor 110 senses a change in the magnetic force of the rotor 21 to sense the position of the rotor 21 or sense the rotation speed of the rotor 21, Can be calculated.

예를 들면, 홀 센서의 출력 신호는 영구자석 자극의 N/S극에 대해서 반응하므로, 전기적으로 1회전당 1펄스의 전기적인 신호만을 출력할 수 있으며, 3상의 홀 센서 신호를 조합하여 전기적으로 60도 간격의 신호만을 검출할 수 있다. For example, since the output signal of the hall sensor reacts to the N / S pole of the permanent magnet magnetic pole, it is possible to electrically output only one electrical pulse per rotation, and the Hall sensor signals of three phases are electrically combined It is possible to detect only the signals at intervals of 60 degrees.

한편, 저속에 운전하는 모터 본체(20)의 경우에, 홀 센서(110)에서 전위 차이가 발생하는 간격이 길어진다. 전위 차이가 발생하는 간격이 길어지면, 회전자(21)의 속도 검출의 주파수가 낮아지게 된다. 이 경우, 홀 센서(110)를 통해 검출되는 회전자(21)의 속도 및 지령 속도 간의 차이에 기반한 피드백 제어가 어려워지며, 결국 저속에서 모터 본체(20)의 속도가 부하의 변화 등에 의해 크게 변동하게 된다.On the other hand, in the case of the motor main body 20 operating at a low speed, the interval at which the potential difference occurs in the Hall sensor 110 becomes long. If the interval at which the potential difference occurs is long, the frequency of the speed detection of the rotor 21 becomes low. In this case, feedback control based on the difference between the speed and the command speed of the rotor 21 detected through the hall sensor 110 becomes difficult, and consequently, the speed of the motor main body 20 at a low speed largely fluctuates .

이런 점을 고려하여, 지령 전류 산출부(120)는 지령 속도가 미리 설정된 기준 속도 미만이 되어 피드백 제어로 모터 본체(20)의 속도를 제어하기 어려운 경우, 상기와 같은 피드백 제어가 아닌 다른 방식으로 지령 전류를 산출한다.In consideration of this point, when the command speed becomes less than a predetermined reference speed and it is difficult to control the speed of the motor main body 20 by the feedback control, the command current calculating unit 120 calculates the command current The command current is calculated.

예를 들면, 지령 전류 산출부(120)는, 지령 속도가 미리 설정된 기준 속도 미만이 되면, 홀 센서(110)에 따른 실제 회전자(21)의 속도를 고려하지 않고 지령 전류의 회전 각도와 회전자(21)의 자속 각도 간의 차이인 토크 각도에 기초하여 지령 전류를 산출한다.For example, when the command speed becomes less than the predetermined reference speed, the command current calculating unit 120 calculates the command current of the actual rotor 21 according to the rotation angle of the command current And calculates the command current based on the torque angle which is the difference between the magnetic flux angles of the electrons 21.

입력 전류 출력부(130)는 모터 본체(20)에 공급되는 입력 전류를 출력한다. 입력 전류 출력부(130)는 지령 전류 산출부(120)의 제어를 받아 지령 전류와 상응한 전류를 출력하여 모터 본체(20)에 공급한다. The input current output section 130 outputs an input current supplied to the motor main body 20. The input current output unit 130 outputs a current corresponding to the command current under the control of the command current calculation unit 120 and supplies the current to the motor main body 20.

예를 들면, 입력 전류 출력부(130)는 지령 전류 산출부(120)의 제어에 따라 펄스 폭 변조 신호(PWM)로 복수의 스위치들을 제어하여 지령 전류와 상응한 전류를 모터 본체(20)의 입력 전류로 출력한다. 지령 전류 출력부는 제어부가 지시하는 지령 전류를 출력하는 다양한 전류 제어기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. For example, the input current output unit 130 may control the plurality of switches with the pulse width modulation signal PWM under the control of the command current calculation unit 120 to output a current corresponding to the command current to the motor main body 20 Output with the input current. The command current output unit may include at least one of various current controllers for outputting command currents instructed by the control unit.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터의 좌표상에서의 입력 전류와 회전자의 자속이 평면상에서 회전하는 형상을 보여주는 도면이다.FIG. 2 is a view showing a shape in which an input current and a magnetic flux of a rotor rotate on a plane in a coordinate system of a BLDC motor according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 모터 본체(20)의 좌표상에서의 모터 본체(20)의 입력 전류(

Figure pat00006
)와 회전자(21)의 자속이 평면상의 회전하는 형상을 도시하고 있다. 여기서, 모터 본체(20)의 입력 전류 (
Figure pat00007
)는 일정 크기를 가지며 일정한 속도로 회전하고 있다. 이 경우, 모터 본체(20)의 회전자(21)의 자속 (
Figure pat00008
)은 일정한 토크 각도(
Figure pat00009
)로 입력 전류(
Figure pat00010
)를 추종하여 회전하고 있다. 이때, 실제 모터 본체(20)의 출력 토크는 다음의 수학식 1과 같이 나타나게 된다. Referring to Fig. 2, the input current (< RTI ID = 0.0 >
Figure pat00006
And the magnetic flux of the rotor 21 rotate in a plane. Here, the input current of the motor main body 20
Figure pat00007
) Has a certain size and is rotating at a constant speed. In this case, the magnetic flux of the rotor 21 of the motor main body 20
Figure pat00008
) Is a constant torque angle
Figure pat00009
) To the input current (
Figure pat00010
). At this time, the output torque of the actual motor main body 20 is expressed by the following equation (1).

Figure pat00011
Figure pat00011

이때,

Figure pat00012
는 모터 본체(20)의 자속(
Figure pat00013
)과 회전자(21)의 공극 등에 의해 결정되는 토크 상수 [Nm/A]를 나타내고 있으며,
Figure pat00014
은 입력 전류의 크기이고,
Figure pat00015
은 입력 전류와 회전자(21)의 자속 사이의 토크 각도를 나타내고 있다.At this time,
Figure pat00012
Of the motor main body 20
Figure pat00013
And a torque constant [Nm / A] determined by the gap of the rotor 21 and the like,
Figure pat00014
Is the magnitude of the input current,
Figure pat00015
Represents the torque angle between the input current and the magnetic flux of the rotor 21.

토크 각도(

Figure pat00016
)는 입력 전류(
Figure pat00017
)와 회전자(21)의 자속(
Figure pat00018
) 간의 사이각이다. 입력 전류(
Figure pat00019
)가 일정한 속도로 회전하고 모터 본체(20)에 인가되는 부하 토크가 작은 경우, 회전자(21)의 자속은 제2 각도(
Figure pat00020
)를 향해 이동하여 토크 각도(
Figure pat00021
)가 줄어 들어 모터 본체(20)의 속도가 일정하게 유지될 수 있다. Torque angle
Figure pat00016
) Is the input current
Figure pat00017
And the magnetic flux of the rotor 21
Figure pat00018
). Input current (
Figure pat00019
) Rotates at a constant speed and the load torque applied to the motor main body 20 is small, the magnetic flux of the rotor 21 is at the second angle (
Figure pat00020
To produce a torque angle < RTI ID = 0.0 >
Figure pat00021
Can be reduced and the speed of the motor main body 20 can be kept constant.

역으로, 부하 토크가 증가하는 경우, 모터 본체(20)의 속도를 유지시키기 위해 토크가 증가되며, 회전자(21)의 자속(

Figure pat00022
)은 토크 각도(
Figure pat00023
)를 증가시키는 방향인 제1 각도(
Figure pat00024
)를 향해 이동하게 된다. Conversely, when the load torque increases, the torque is increased to maintain the speed of the motor main body 20, and the magnetic flux of the rotor 21
Figure pat00022
) Is the torque angle
Figure pat00023
) In the direction of increasing the angle
Figure pat00024
As shown in FIG.

즉, 일정한 속도에 의해 입력 전류(

Figure pat00025
)를 지령 속도에 대응하는 각도로 마이크로 각도로 증가시켜 회전시키게 되면, 모터 본체(20)의 회전자(21)는 부하 상태에 따라 스스로 토크 각도(
Figure pat00026
)를 증가 또는 감소 시키며 입력 전류(
Figure pat00027
)의 회전 속도를 따라서 회전하게 된다.That is, the input current (
Figure pat00025
Is increased by a micro angle at an angle corresponding to the commanded speed, the rotor 21 of the motor main body 20 can adjust the torque angle itself
Figure pat00026
) And increases or decreases the input current (
Figure pat00027
As shown in FIG.

이와 같은 점을 고려하여, 지령 전류 산출부(120)는 도 1을 참조하여 설명한 제1 산출 모드에서 지령 속도에 의해 마이크로 스텝으로 변동하도록 토크 각도(

Figure pat00028
)에 따라 크기를 달리하여 지령 전류(예컨대, 마이크로 스텝 토크 각도 제어 방식)를 산출하고, 이에 따라, 모터 본체(20)의 회전자(21)가 토크 각도를 스스로 조절하여 제1 지령 전류의 회전 속도를 추종하도록 제어할 수 있다.In consideration of this point, the command current calculating section 120 calculates the torque angle &thetas; so as to fluctuate in microstep according to the command speed in the first calculation mode described with reference to FIG.
Figure pat00028
(For example, a microstep torque angle control method) by varying the magnitude of the magnitude of the magnitude of the first command current You can control to follow the speed.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지령 전류 산출부가 지령 전류를 산출하는 제어 흐름도이다. 3 is a control flowchart for calculating a command current according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 지령 전류 산출부(120)는 지령 속도에 따라 제1 지령 전류 및 제2 지령 전류 중 어느 하나의 지령 전류를 산출한다. Referring to FIG. 3, the command current calculating section 120 calculates the command current of either the first command current or the second command current according to the command speed.

제1 지령 전류는 도 2를 참조하여 설명한 마이크로 스텝 토크 각도 제어 방식을 따르는 제1 산출 모드에 의해 산출된다. 제2 지령 전류는 홀 센서(110)를 기반으로 검출된 실제 모터 본체(20)의 속도와 지령 속도간의 차이를 입력으로 차이를 줄이는 피드백 제어 방식을 따르는 제2 산출 모드에 의해 산출된다.The first instruction current is calculated by the first calculation mode following the microstep torque angle control method described with reference to Fig. The second command current is calculated by a second calculation mode that follows a feedback control method that reduces the difference between the speed of the actual motor body 20 detected based on the Hall sensor 110 and the command speed.

지령 전류 산출부(120)는 지령 속도가 미리 설정된 기준 속도 미만인 경우. 제1 산출 모드에 따른 제1 지령 전류를 산출하여 모터 본체(20)의 속도를 제어할 수 있다. 이와 달리, 지령 속도가 미리 설정된 기준 속도 이상인 경우, 지령 전류 산출부(120)는, 제2 산출 모드에 따른 제2 지령 전류를 산출하여 모터 본체(20)의 속도를 피드백 제어할 수 있다.When the command speed is less than a preset reference speed, The speed of the motor main body 20 can be controlled by calculating the first command current according to the first calculation mode. Alternatively, when the command speed is equal to or greater than a preset reference speed, the command current calculating unit 120 can feedback-control the speed of the motor main body 20 by calculating the second command current according to the second calculation mode.

여기서, 제1 산출 모드에서 지령 전류 산출부(120)는 마이크로 스텝 토크 각도 제어 방식에 따른 제1 지령 전류를 산출하기 위해서 제1 지령 전류의 회전 각도 및 회전자(21)의 자속 간의 사이각을 토크 각도로 추정한다. 제1 지령 전류의 회전 각도는 다음의 수학식 2에 따라 계산될 수 있다.Here, in the first calculation mode, the command current calculation unit 120 calculates the angle between the rotation angle of the first command current and the magnetic flux of the rotor 21 in order to calculate the first command current according to the microstep torque angle control system Estimate by torque angle. The rotation angle of the first command current can be calculated according to the following equation (2).

Figure pat00029
Figure pat00029

이때, 제1 지령 전류의 회전 각도(

Figure pat00030
)는 토크를 발생하기 위한 회전 각도이며, 사용자에 의해 입력된 지령 속도(
Figure pat00031
)를 적분하여 산출할 수 있다. 즉, 제1 지령 전류의 회전 각도(
Figure pat00032
)는 홀 센서(110)를 통해서 검출되는 실제의 회전자(21) 위치를 고려하지 않고 산출된다.At this time, the rotation angle of the first command current
Figure pat00030
) Is a rotation angle for generating a torque, and the commanded speed (
Figure pat00031
) Can be integrated. That is, the rotation angle of the first command current
Figure pat00032
Is calculated without considering the actual position of the rotor 21 detected through the Hall sensor 110. [

지령 전류 산출부(120)는 제1 지령 전류의 회전 각도(

Figure pat00033
) 및 실제 모터 본체(20)의 회전자(21)의 자속 각도를 비교하여 도 2를 참조하여 설명한 토크 각도를 추정할 수 있다.The command current calculating unit 120 calculates the command current (i.e.,
Figure pat00033
) And the actual magnetic flux angle of the rotor 21 of the actual motor main body 20 to estimate the torque angle described with reference to Fig.

한편, 토크 각도를 정확히 추정하기 위해, 지령 전류 산출부(120)는 제1 산출 모드에서 홀 센서(110)가 감지한 회전자(21)의 회전 각도를 고려할 수 있다. On the other hand, in order to accurately estimate the torque angle, the command current calculating unit 120 may consider the rotation angle of the rotor 21 sensed by the hall sensor 110 in the first calculation mode.

예컨대, 저속으로 운전하는 모터 본체(20)의 경우, 홀 센서(110)의 전압이 변화되는 시점에서 정확한 회전자(21)의 회전 각도를 검출할 수 있다. 이 경우, 검출된 회전자(21)의 회전 각도는 정확한 토크 각도를 추정하기 위해 고려될 수 있다. 토크 각도는 하기와 같은 수학식 3을 통해 추정할 수 있다.For example, in the case of the motor main body 20 operating at a low speed, the rotation angle of the rotor 21 can be accurately detected at the time when the voltage of the Hall sensor 110 changes. In this case, the detected rotation angle of the rotor 21 can be considered to estimate the correct torque angle. The torque angle can be estimated by the following equation (3).

Figure pat00034
Figure pat00034

여기서,

Figure pat00035
는 3상 홀 센서(110)의 신호의 조합에 의해서
Figure pat00036
번째 신호에 대응하는 회전자(21)의 회전 각도를 의미하며, 홀 센서(110)의 신호가 변동할 때, 직접 검출이 되므로 매우 정확한 회전자(21)의 위치가 검출될 수 있다. here,
Figure pat00035
Phase hall sensor 110,
Figure pat00036
And the position of the rotor 21 can be detected very accurately since the signal is directly detected when the signal of the hall sensor 110 fluctuates.

이때, 토크 각도(

Figure pat00037
)가 작다는 것은 부하 토크가 낮아서 작은 토크로도 저속 운전이 가능하다는 것을 의미하며, 토크 각도(
Figure pat00038
)가 90도 부근에 있다는 것은 전류가 부족하여 토크를 증가시켜 안정성을 높여야 함을 나타내고 있다.At this time,
Figure pat00037
) Means that the load torque is low so that low-speed operation is possible even with a small torque, and the torque angle
Figure pat00038
) Is close to 90 degrees, it means that the current is insufficient and the torque is increased to improve the stability.

이런 점을 고려하여, 지령 전류 산출부(120)는 마이크로 스텝 토크 각도 제어를 위해서 제1 지령 전류의 크기를 다음의 수학식 4와 같이 토크 각도에 대응하여 가변시킬 수 있다. In consideration of this point, the command current calculating unit 120 may vary the magnitude of the first command current for the microstep torque angle control according to the torque angle as shown in the following Equation (4).

Figure pat00039
Figure pat00039

이때,

Figure pat00040
은 토크를 발생하는 정격 입력 전류의 크기를 나타내고 있으며,
Figure pat00041
은 순간적인 부하 변동에 의해 모터 본체(20)가 탈조하는 것을 방지하기 위한 최소 전류의 크기를 나타내고 있다. At this time,
Figure pat00040
Represents the magnitude of the rated input current generating torque,
Figure pat00041
Represents the magnitude of the minimum current for preventing the motor main body 20 from stepping out due to an instantaneous load variation.

지령 전류 산출부(120)는 상술한 수학식 4에 따른 제1 지령 전류(

Figure pat00042
)를 산출할 수 있고, 제1 지령 전류(
Figure pat00043
)는 토크 각도의 변화에 따라 변하게 된다. 즉, 지령 전류 산출부(120)는 지령 속도에 의해 마이크로 스텝으로 변동되도록 토크 각도(
Figure pat00044
)에 따라 제1 지령 전류(
Figure pat00045
)의 크기를 조절 또는 제어하여, 모터 본체(20)의 회전자(21)가 토크 각도를 스스로 조절하여 제1 지령 전류(
Figure pat00046
)의 회전 속도를 추종하도록 제어할 수 있다.The command current calculation unit 120 calculates the command current Io according to Equation (4)
Figure pat00042
), And the first command current (
Figure pat00043
) Changes with the change of the torque angle. That is, the command current calculating section 120 calculates the torque angle
Figure pat00044
) Of the first command current (
Figure pat00045
So that the rotor 21 of the motor main body 20 adjusts the torque angle by itself to generate the first command current
Figure pat00046
To be controlled so as to follow the rotation speed of the motor.

이와 같이, 지령 전류 산출부(120)는 마이크로 스텝 토크 각도 제어 방식에 따른 제1 지령 전류를 산출하여 저속 운전에서 홀 센서(110)에 따른 실제 회전자(21)의 속도에 의존하지 않고 모터 본체(20)의 속도를 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 벡터 제어 방식을 적용할 수 있어 모터 본체(20)의 발열을 최소화하여 모터 본체(20)의 효율 또한 개선할 수 있다.In this way, the command current calculating section 120 calculates the first command current according to the microstep torque angle control method, and does not depend on the speed of the actual rotor 21 according to the Hall sensor 110 in the low- The speed of the motor 20 can be kept constant. In addition, since the vector control method can be applied, the heat generation of the motor main body 20 can be minimized, and the efficiency of the motor main body 20 can be improved.

지령 전류 산출부(120)는, 지령속도가 증가하여 미리 설정된 기준 속도 이상이 되면(예컨대, 홀 센서에 의해서 속도 검출이 가능한 영역이 되면), 제1 산출 모드에서 제2 산출 모드로 산출 모드를 전환할 수 있다. 이 때부터 입력 전류 출력부(130)는 제1 지령 전류가 아닌 제2 지령 전류에 따라 입력 전류를 모터 본체(20)로 출력할 수 있다.When the command speed is increased and becomes equal to or higher than a preset reference speed (for example, when the speed detection area is enabled by the hall sensor), the instruction current calculating unit 120 outputs the calculation mode from the first calculation mode to the second calculation mode You can switch. The input current output section 130 can output the input current to the motor main body 20 in accordance with the second command current instead of the first command current.

구체적으로, 지령 전류 산출부(120)는 제2 산출 모드의 산출 방법에 따라 지령 속도(

Figure pat00047
)와 홀 센서(110)로부터 검출되는 실제 속도(
Figure pat00048
)의 차이를 구하고 PI 제어법 등에 의한 이를 보상하기 위한 제2 지령 전류(
Figure pat00049
)를 산출할 수 있다. Specifically, the command current calculating section 120 calculates the command speed (i.e.,
Figure pat00047
And the actual speed detected from the hall sensor 110
Figure pat00048
), And a second command current (< RTI ID = 0.0 >
Figure pat00049
) Can be calculated.

지령 전류 산출부(120)는 제2 지령 전류(

Figure pat00050
)에 상응하는 입력 전류를 모터 본체(20)에 출력할 수 있다. 이때, 제2 지령 전류(
Figure pat00051
)의 회전 각도는 지령 속도(
Figure pat00052
)에 의한 마이크로 스텝각도가 아니라, 실제 모터 본체(20)의 회전자(21)의 회전 각도를 기반으로 산출될 수 있다. 즉, 제2 지령 전류(
Figure pat00053
)의 회전 각도는 하기와 같은 수학식 5으로부터 산출될 수 있다.The command current calculation unit 120 calculates a command current
Figure pat00050
Can be output to the motor main body 20. [0050] At this time, the second command current
Figure pat00051
) Is the command speed (
Figure pat00052
But can be calculated based on the rotation angle of the rotor 21 of the actual motor main body 20. That is, the second command current
Figure pat00053
) Can be calculated from the following equation (5).

Figure pat00054
Figure pat00054

이 경우, 제2 산출 모드는 홀 센서(110)의 신호가 변동할 때 검출되는 각도(

Figure pat00055
)를 기반으로 실제 모터 본체(20)의 속도(
Figure pat00056
)을 적분하여 제2 지령 전류(
Figure pat00057
)의 회전 각도를 산출하므로, 실제 모터 본체(20) 속도와 관계없이 지령 속도(
Figure pat00058
)에 기초하여 제1 지령 전류의 회전 각도(
Figure pat00059
)를 산출하는 제1 산출 모드와 다르다.In this case, the second calculation mode is an angle (&thetas;) detected when the signal of the Hall sensor 110 fluctuates
Figure pat00055
) Of the actual motor main body 20 based on the speed
Figure pat00056
) To integrate the second command current
Figure pat00057
, It is possible to calculate the rotation speed of the motor (20) regardless of the speed of the actual motor main body (20)
Figure pat00058
) Of the first command current based on the rotation angle of the first command current
Figure pat00059
In the first calculation mode.

지령 전류 산출부(120)는, 지령 속도(

Figure pat00060
)에 따라 제1 산출 모드 및 제2 산출 모드 중 어느 한 산출 모드를 결정하여, 각 모드에 따른 제1 지령 전류 (
Figure pat00061
)및 제2 지령 전류(
Figure pat00062
) 중 어느 하나의 지령 전류를 산출한다. 한편, 입력 전류 출력부(130)에서 사용하는 각도는 제1 산출 모드 및 제2 산출 모드 중 결정되는 산출 모드에 따라,
Figure pat00063
와
Figure pat00064
가 구분되어 입력된다.The command current calculating section 120 calculates the command current
Figure pat00060
, The first calculation mode and the second calculation mode are determined, and the first command current ("
Figure pat00061
) And the second command current
Figure pat00062
) Of the command current. On the other hand, the angle used in the input current output section 130 may be changed depending on the calculation mode determined among the first calculation mode and the second calculation mode,
Figure pat00063
Wow
Figure pat00064
.

또한, 지령 전류 산출부(120)는, 지령 속도가 미리 설정된 기준 속도 미만이면, 지령 전류의 회전 각도 및 회전자(21)의 회전 각도 간의 차이인 토크 각도를 추정할 수 있다. The command current calculating section 120 can estimate the torque angle which is the difference between the rotation angle of the command current and the rotation angle of the rotor 21 when the command speed is less than the preset reference speed.

지령 전류 산출부(120)는 추정된 토크 각도에 기초하여 크기를 달리하는 제1 지령 전류를 산출할 수 있다. 지령 전류 산출부(120)는 홀 센서(110)에 기반한 회전자(21)의 속도를 검출하지 않으며, 정확한 토크 각도를 추정하는데 홀 센서(110)에 따른 회전자(21)의 위치만 고려된다. The command current calculating section 120 can calculate the first command current having a different magnitude based on the estimated torque angle. The command current calculation unit 120 does not detect the speed of the rotor 21 based on the hall sensor 110 and only the position of the rotor 21 according to the hall sensor 110 is considered in order to estimate the accurate torque angle .

즉, 지령 전류 산출부(120)는 회전자(21)가 지령 전류의 회전 속도에 추종하여 회전하는 점을 고려하여, 회전자(21)가 지령 속도와 상응한 속도로 회전하기 위한 제1 지령 전류를 토크 각도를 통해서 산출할 수 있다.That is, in consideration of the point that the rotor 21 follows the rotational speed of the command current and the rotational speed of the rotor 21 rotates, the command current calculating unit 120 calculates the command current The current can be calculated through the torque angle.

지령 전류 산출부(120)는 지령 속도가 미리 설정된 기준 속도 이상이면 피드백 제어에 의한 속도 제어 모드인 제2 산출 모드로 결정할 수 있다. 지령 전류 산출부(120)는, 제2 산출 모드에서, 홀 센서(110)에 따른 실제 모터 본체(20)의 속도 및 지령 속도 간의 차이를 산출하고, 산출된 차이를 보상하기 위한 지령 전류인 제2 지령 전류를 산출할 수 있다.The command current calculating section 120 can determine the second calculation mode that is the speed control mode by the feedback control if the command speed is equal to or higher than the preset reference speed. The command current calculating section 120 calculates the difference between the speed and the command speed of the actual motor main body 20 in accordance with the hall sensor 110 in the second calculation mode and outputs the command current for compensating the calculated difference 2 Command current can be calculated.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 속도 제어 장치가 BLDC 모터의 속도를 제어하는 방법을 나타내기 위한 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a method of controlling a speed of a BLDC motor according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 순서도는, 도 1에 도시된 모터 속도 제어 장치(100)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하에서 생략된 내용이라 하더라도, 도 1에서 도시된 구성들에 관하여 이상에서 기술된 내용은 도 4에 도시된 순서도에도 적용됨을 알 수 있다The flowchart shown in Fig. 4 consists of the steps of the motor speed control apparatus 100 shown in Fig. 1 that are processed in a time-series manner. Therefore, even if omitted from the following description, it can be seen that the contents described above with respect to the configurations shown in Fig. 1 also apply to the flowchart shown in Fig. 4

도 4를 참조하면, 모터 속도 제어 장치(100)는 사용자 등으로부터 사용자가 원하는 모터 본체(20)의 회전자(21)의 회전 속도인 지령 속도를 입력 받는다(S101). 모터 속도 제어 장치(100)는 입력된 지령 속도와 상응한 속도로 모터 본체(20)를 작동시키기 위한 지령 전류를 산출할 수 있다.Referring to FIG. 4, the motor speed control apparatus 100 receives the command speed, which is the rotational speed of the rotor 21 of the motor main body 20 desired by the user, from the user or the like (S101). The motor speed control apparatus 100 can calculate a command current for operating the motor main body 20 at a speed corresponding to the input command speed.

모터 속도 제어 장치(100)는 도 1를 참조하여 설명한 제1 산출 모드 및 제2 산출 모드 중 어느 한 산출 모드로 결정할 수 있다. 이를 위해, 모터 속도 제어 장치(100)는 입력된 지령 속도와 미리 설정된 기준 속도 미만인지 판단한다(S103).The motor speed control apparatus 100 can determine either of the first calculation mode and the second calculation mode described with reference to Fig. To this end, the motor speed control device 100 determines whether the input command speed is lower than a preset reference speed (S103).

모터 속도 제어 장치(100)는, 지령 속도가 미리 설정된 기준 속도 미만이면, 도 3을 참조하여 설명한 제1 산출 모드로 산출 모드를 결정한다. 모터 속도 제어 장치(100)는 제1 산출모드에서 제1 지령 전류와 회전자(21) 자속 간의 사이각인 토크 각도를 산출하고, 산출된 토크 각도에 기초하여 크기가 조정된 제1 지령 전류를 산출할 수 있다. 이 경우, 제1 지령 전류에 의해 일정한 속도로 회전하는 입력 전류가 생성할 수 있으며, 모터 본체(20)의 회전자(21)는 토크 각도를 스스로 조절하여 제1 지령 전류의 회전 속도(또는 입력 전류의 회전 속도)를 추종하여 회전할 수 있다(S105).The motor speed control apparatus 100 determines the calculation mode in the first calculation mode described with reference to Fig. 3 when the command speed is less than the preset reference speed. The motor speed control apparatus 100 calculates a torque angle that is an angle between the first command current and the magnetic flux of the rotor 21 in the first calculation mode and calculates a first command current whose magnitude has been adjusted based on the calculated torque angle can do. In this case, the input current that rotates at a constant speed by the first command current can be generated, and the rotor 21 of the motor main body 20 adjusts the torque angle by itself to adjust the rotation speed of the first command current The rotation speed of the electric current) (S105).

모터 속도 제어 장치(100)는, 지령 속도가 미리 설정된 기준 속도 이상이면, 도 3을 참조하여 설명한 제2 산출 모드를 산출 모드로 결정한다. 모터 속도 제어 장치(100)는, 홀 센서(110)로부터 실제 회전자(21)의 속도를 산출하고, PI 제어기 등 일반적인 피드백 제어에 이용되는 제어기에 산출된 회전자(21)의 속도 및 지령 속도 간의 차이를 입력하여 차이를 감소시키기 위한 제2 지령 전류를 산출할 수 있다(S107).The motor speed control apparatus 100 determines the second calculation mode described with reference to Fig. 3 as the calculation mode when the command speed is equal to or higher than a preset reference speed. The motor speed control apparatus 100 calculates the speed of the actual rotor 21 from the hall sensor 110 and calculates the speed and command speed of the rotor 21 calculated for the controller used for general feedback control such as the PI controller The difference between the first command current and the second command current can be calculated (S107).

모터 속도 제어 장치(100)는 산출된 지령 전류와 상응하는 입력 전류를 생성하여 모터 본체(20)에 출력할 수 있다(S109). 제1 산출 모드에서, 입력 전류에 따라 모터 본체(20)의 회전자(21)는 토크 각도를 스스로 조절하여 제1 지령 전류의 회전 속도(또는 입력 전류의 회전 속도)를 추종하여 회전할 수 있다.The motor speed control apparatus 100 can generate an input current corresponding to the calculated command current and output it to the motor main body 20 (S109). In the first calculation mode, the rotor 21 of the motor main body 20 can rotate according to the input current by following the rotation speed of the first command current (or the rotation speed of the input current) by adjusting the torque angle by itself .

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 2상 도통 방식의 저속 운전 및 고속 운전을 수행하는 BLDC 모터에 대한 실험값을 보여주는 그래프이다.FIG. 5 is a graph showing experimental values of a BLDC motor performing low-speed operation and high-speed operation in a two-phase conduction mode according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 모터 속도 제어 장치(100)는 제1 산출 모드에서 산출된 제1 지령 전류를 이용하여 10[rpm]의 저속으로 모터 본체(20)가 운전되도록 제어하다가, 지령 속도가 정격 속도인 200[rpm]로 변하는 경우 제2 산출 모드에서 산출된 제2 지령 전류로 모터 본체(20)를 제어하는 실시예를 나타내는 그래프이다.Referring to FIG. 5, the motor speed control apparatus 100 according to the embodiment controls the motor main body 20 to operate at a low speed of 10 [rpm] using the first command current calculated in the first calculation mode , And the motor body 20 is controlled by the second command current calculated in the second calculation mode when the command speed is changed to the rated speed of 200 [rpm].

모터 속도 제어 장치(100)는, 도 3을 참조하여 설명한 수학식 4에 산출된 토크 각도를 입력하여 토크 각도에 따라 크기를 달리하는 제1 지령 전류를 산출하여 모터 본체(20)를 제어하는 경우, 도 5에서 나타난 바와 같이 모터 본체(20)가 저속에서도 일정하게 안정적으로 지령 속도를 추종하여 일정한 속도로 운전되도록 제어하고 있다.The motor speed control apparatus 100 receives the torque angle calculated in Equation (4) described with reference to FIG. 3 to calculate the first command current varying in magnitude according to the torque angle to control the motor main body 20 , As shown in FIG. 5, the motor main body 20 is controlled so as to constantly and steadily follow the command speed even at a low speed and operate at a constant speed.

이상, 본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 따른 모터 속도 제어 장치 및 이 장치에서의 속도 제어 방법을 설명하였는바, 본 발명은 이러한 실시예의 구성 및 작용에 한정되지 않고, 특허청구범위에 기재한 범위에서 다양한 수정과 변경 및 구성 요소의 부가가 가능하며, 그러한 수정, 변경 및 구성요소가 부가된 장치와 방법은 모두 본 발명의 범위에 속하는 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims.

10: BLDC 모터 20: 모터 본체
21: 회전자 23: 고정자
100: 모터 속도 제어 장치 110: 홀 센서
120: 지령 전류 산출부 130: 입력 전류 출력부10: BLDC motor 20: motor body
21: rotor 23: stator
100: Motor speed control device 110: Hall sensor
120: command current calculation unit 130: input current output unit

Claims (9)

고정자 및 회전자를 포함하는 무브러시 직류 모터의 속도를 지령 속도로 제어하는 모터 속도 제어 장치에 있어서,
무브러시 직류 모터의 회전자의 위치를 감지하는 홀 센서;
지령 속도가 미리 설정된 기준 속도 미만이면 제1 산출 모드로 결정하여 제1 지령 전류를 산출하고, 지령 속도가 미리 설정된 기준 속도 이상이면 제2 산출 모드로 결정하여 제2 지령 전류를 산출하는 지령 전류 산출부; 및
제1 지령 전류 및 제2 지령 전류 중 지령 전류 산출부가 산출한 지령 전류와 상응하는 입력 전류를 생성하여 무브러시 직류 모터에 출력하는 입력 전류 출력부
를 포함하고,
지령 전류 산출부는 제1 산출 모드에서 제1 지령 전류의 회전 각도 및 회전자의 회전 각도 간의 차이인 토크 각도를 산출하고, 산출된 토크 각도에 기초하여 제1 지령 전류를 산출하는 모터 속도 제어 장치A motor speed control apparatus for controlling a speed of a brushless DC motor including a stator and a rotor at an instruction speed,
A Hall sensor for sensing a position of a rotor of the brushless DC motor;
If the command speed is less than a preset reference speed, the first calculation mode is determined and the first command current is calculated. If the command speed is equal to or higher than the preset reference speed, the second calculation mode is determined and the command current calculation part; And
And an input current output unit for generating an input current corresponding to the command current calculated by the command current calculating unit among the first command current and the second command current and outputting the generated input current to the brushless DC motor
Lt; / RTI >
The command current calculating section calculates a torque angle that is a difference between the rotation angle of the first command current and the rotation angle of the rotor in the first calculation mode and calculates the first command current based on the calculated torque angle, 청구항 1에 있어서,
지령 전류 산출부는, 제1 산출 모드에서 지령 속도를 적분하여 제1 지령 전류의 회전 각도를 추정하는 것을 특징으로 하는 모터 속도 제어 장치.The method according to claim 1,
Wherein the command current calculation unit estimates the rotation angle of the first command current by integrating the command speed in the first calculation mode. 청구항 2에 있어서,
지령 전류 산출부는 홀 센서로부터 검출된 회전자의 위치에 기초하여 회전자의 회전 각도를 추정하는 것인 모터 속도 제어 장치.The method of claim 2,
Wherein the command current calculation unit estimates the rotation angle of the rotor based on the position of the rotor detected from the hall sensor. 청구항 3에 있어서,
지령 전류 산출부는 하기 수학식에 따라 제1 지령 전류를 산출하고, 하기 수학식에서
Figure pat00065
는 제1 지령 전류,
Figure pat00066
은 토크를 발생하는 정격 입력 전류의 크기를 나타내고 있으며,
Figure pat00067
은 탈조 방지 위한 최소 전류의 크기,
Figure pat00068
는 토크 각도를 나타내는 것인 모터 속도 제어 장치.
Figure pat00069
The method of claim 3,
The command current calculating section calculates the first command current according to the following equation,
Figure pat00065
The first command current,
Figure pat00066
Represents the magnitude of the rated input current generating torque,
Figure pat00067
The size of the minimum current for preventing out-of-phase,
Figure pat00068
Is a torque angle.
Figure pat00069
 청구항 1에 있어서,
지령 전류 산출부는 제2 산출 모드에서 홀 센서를 통해 검출된 회전자의 위치에 기초하여 실제 회전 속도를 산출하고, 산출된 실제 회전 속도와 지령 속도 간의 차이에 기초하여 제2 지령 전류를 산출하는 것인 모터 속도 제어 장치.The method according to claim 1,
The command current calculating section calculates the actual rotation speed based on the position of the rotor detected through the hall sensor in the second calculation mode and calculates the second command current based on the difference between the calculated actual rotation speed and the command speed In motor speed control device. 청구항 1에 있어서,
지령 전류 산출부는 토크 각도의 증가에 따라 커지는 제1 지령 전류를 산출하고, 토크 각도의 감소에 따라 작아지는 제1 지령 전류를 산출하는 것인 모터 속도 제어 장치.The method according to claim 1,
Wherein the command current calculating section calculates a first command current that increases with an increase in torque angle and calculates a first command current that decreases with a decrease in torque angle. 청구항 1에 있어서,
미리 설정된 기준 속도는 BLDC 모터의 정격 속도의 10% 이하의 속도로 미리 설정된 것인 모터 속도 제어 장치.The method according to claim 1,
Wherein the preset reference speed is preset at a speed of 10% or less of the rated speed of the BLDC motor. 고정자 및 회전자를 포함하는 무브러시 직류 모터의 속도를 지령 속도로 제어하는 모터 속도 제어 방법으로서,
지령 속도에 대한 입력을 받는 단계;
지령 속도와 미리 설정된 기준 속도를 비교하는 단계;
지령 속도가 미리 설정된 기준 속도 미만이면, 제1 지령 전류의 회전 각도 및 회전자의 회전 각도 간의 차이인 토크 각도에 기초하여 제1 지령 전류를 산출하는 단계;
지령 속도가 미리 설정된 기준 속도 이상이면, 무브러시 직류 모터의 속도와 지령 속도 간의 차이에 기초하여 제2 지령 전류를 산출하는 단계; 및
제1 지령 전류 및 제2 지령 전류 중 산출된 지령 전류에 따라 무브러시 직류 모터에 입력되는 입력 전류를 출력하는 단계
를 포함하는 것인 모터 속도 제어 방법.A motor speed control method for controlling a speed of a brushless DC motor including a stator and a rotor at an instruction speed,
Receiving an input for command speed;
Comparing the command speed with a preset reference speed;
Calculating a first command current based on a torque angle which is a difference between a rotation angle of the first command current and a rotation angle of the rotor when the command speed is less than a preset reference speed;
Calculating a second command current based on a difference between the speed of the brushless DC motor and the command speed if the command speed is not less than a preset reference speed; And
Outputting an input current to be input to the brush-less DC motor according to the command current calculated from the first command current and the second command current
The motor speed control method comprising: 청구항 8에 있어서,
제1 지령 전류를 산출하는 단계는,
지령 속도를 적분하여 제1 지령 전류의 회전 각도를 산출하는 단계를 더 포함하는 것인 모터 속도 제어 방법.
The method of claim 8,
The step of calculating the first command current includes:
And calculating the rotation angle of the first command current by integrating the command speed.
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