KR20200000702A - Control device and method of SPSR motor with auxiliary winding - Google Patents

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KR20200000702A KR1020180072833A KR20180072833A KR20200000702A KR 20200000702 A KR20200000702 A KR 20200000702A KR 1020180072833 A KR1020180072833 A KR 1020180072833A KR 20180072833 A KR20180072833 A KR 20180072833A KR 20200000702 A KR20200000702 A KR 20200000702A
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김재혁
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Abstract

Disclosed are a control device of a single-phase SR (SPSR) motor using auxiliary winding wires and a control method thereof. According to an embodiment of the present invention, the control device of a SPSR motor having a main winding wire and an auxiliary winding wire comprises: a rotor speed estimation unit estimating a speed of a rotor from rotor location information obtained from a location sensor; a duty cycle calculation unit calculating a duty ratio when the rotor is located at a location in which current of the main winding wire generates positive (+) torque by corresponding to the speed of the rotor; and a pulse generation unit generating a single pulse corresponding to the duty ratio and outputting the single pulse.

Description

보조 권선을 사용하는 단상 에스알 모터의 제어장치 및 제어방법{Control device and method of SPSR motor with auxiliary winding}Control device and method of SPSR motor with auxiliary winding

본 발명은 보조 권선을 사용하는 단상 에스알 모터(SPSR motor; single-phase SR motor)의 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다. The present invention relates to a control apparatus and a control method of a single-phase SR motor (SPSR motor) using an auxiliary winding.

단상 에스알 모터의 경우 자기동(self-starting)을 위해 보조 권선(auxiliary winding)을 사용하게 된다. 단상 에스알 모터의 주 권선(main winding)은 상시 구동 토크를 발생하는 역할을 하는 반면, 보조 권선은 주 권선과 달리 기동 시에만 토크를 발생하여 주 권선을 보조하는 역할을 한다. In the case of single phase RAL motors, an auxiliary winding is used for self-starting. The main winding of the single-phase RAL motor serves to generate constant driving torque, whereas the auxiliary winding generates torque only at start-up to assist the main winding, unlike the main winding.

통상적으로 단상 에스알 모터의 경우 저가형 팬 또는 블로워 모터에 주로 사용되므로 가격 절감을 위해 최소한의 제어회로를 구성하기 때문에 보조 권선의 전류는 제어를 하지 않는다. 따라서, 주 권선에 흐르는 전류를 제어하기 위해 전력반도체 스위칭 소자를 사용하지만, 보조 권선의 전류를 제어하지 않기 때문에 별도의 스위칭 소자를 사용하지는 않는다. In general, single-phase RAL motors are mainly used in low-cost fan or blower motors, so the current of the auxiliary winding is not controlled because the minimum control circuit is configured to reduce the cost. Therefore, the power semiconductor switching element is used to control the current flowing in the main winding, but does not use a separate switching element because it does not control the current of the auxiliary winding.

보조 권선을 제어하기 위한 스위칭 소자가 없기 때문에 보조 권선에 흐르는 전류의 커뮤테이션이 원활하게 이루어지지 않으므로 부(-) 토크가 발생하게 되어 모터의 평균 출력 토크가 감소되며, 이는 효율 저하를 초래하게 된다. Since there is no switching element to control the auxiliary winding, the commutation of the current flowing in the auxiliary winding is not made smoothly, so that negative torque is generated, which reduces the average output torque of the motor, which leads to a decrease in efficiency. .

한국등록특허 제10-0260738호 (2000.04.11 등록) - SR모터의 제어장치 및 그 제어방법Korea Patent Registration No. 10-0260738 (registered on Apr. 11, 2000)-Control device of SR motor and its control method

본 발명은 보조 권선의 전류를 제어하기 위한 스위칭 소자를 사용하지 않아 가격 절감은 유지하면서 보조 권선의 전류로 인한 부(-) 토크를 최소화하여, 단상 에스알 모터의 평균 토크와 효율을 향상시키는 보조 권선을 사용하는 단상 에스알 모터의 제어장치 및 제어방법을 제공하기 위한 것이다. The present invention does not use a switching element for controlling the current of the auxiliary winding, thereby minimizing the negative torque caused by the current of the auxiliary winding while maintaining cost savings, thereby improving the average torque and efficiency of the single-phase SL motor. It is to provide a control device and a control method of a single-phase RAL motor using.

본 발명은 보조권선에 전류가 흐르더라도 부(-) 토크가 발생하는 구간을 기존의 제어기술에 비해 크게 감소시키는 제어알고리즘을 적용하여 부(-) 토크의 값을 감소시킴으로써 모터의 효율을 증가시키는 보조 권선을 사용하는 단상 에스알 모터의 제어장치 및 제어방법을 제공하기 위한 것이다. The present invention increases the efficiency of the motor by reducing the value of the negative torque by applying a control algorithm that greatly reduces the section in which negative torque occurs even when current flows in the auxiliary winding compared to the conventional control technology. It is to provide a control device and a control method of a single-phase RAL motor using an auxiliary winding.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention will be readily understood through the following description.

본 발명의 일 측면에 따르면, 주 권선과 보조 권선을 가지는 단상 에스알 모터의 제어장치로서, 위치 센서로부터 얻는 회전자 위치정보로부터 회전자의 속도를 추정하는 회전자 속도 추정부; 회전자의 속도에 상응하여 상기 회전자가 주 권선의 전류가 양(+) 토크를 발생하는 구간 위치에 있을 때의 듀티비율을 계산하는 듀티 사이클 계산부; 및 상기 듀티비율에 상응하는 단일 펄스를 생성하여 출력하는 펄스 생성부를 포함하는, 단상 에스알 모터의 제어장치가 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a control apparatus for a single-phase RAL motor having a main winding and an auxiliary winding, the apparatus comprising: a rotor speed estimating unit estimating a rotor speed from rotor position information obtained from a position sensor; A duty cycle calculator configured to calculate a duty ratio when the rotor is in a section position where the current of the main winding generates positive torque corresponding to the speed of the rotor; And a pulse generator for generating and outputting a single pulse corresponding to the duty ratio.

다른 실시예로 주 권선과 보조 권선을 가지는 단상 에스알 모터의 제어장치로서, 위치 센서로부터 얻는 회전자 위치정보로부터 회전자의 속도를 추정하는 회전자 속도 추정부; 회전자의 속도를 이용하여 비례 적분 제어를 수행하여 듀티비율을 산정하는 비례 적분(PI) 제어부; 및 상기 듀티비율에 상응하는 단일 펄스를 생성하여 출력하는 펄스 생성부를 포함하는, 단상 에스알 모터의 제어장치가 제공된다. In another embodiment of the present invention, there is provided a control apparatus of a single-phase RAL motor having a main winding and an auxiliary winding, the apparatus comprising: a rotor speed estimating unit estimating a speed of a rotor from rotor position information obtained from a position sensor; A proportional integral (PI) control unit configured to calculate a duty ratio by performing proportional integration control using the speed of the rotor; And a pulse generator for generating and outputting a single pulse corresponding to the duty ratio.

상기 단일 펄스는 전력반도체 스위칭을 위한 게이팅 펄스(gating pulse)일 수 있다.The single pulse may be a gating pulse for switching power semiconductors.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 주 권선과 보조 권선을 가지는 단상 에스알 모터의 제어방법으로서, 위치 센서로부터 얻는 회전자 위치정보로부터 회전자의 속도를 추정하는 단계; 회전자의 속도에 상응하여 상기 회전자가 주 권선의 전류가 양(+) 토크를 발생하는 구간 위치에 있을 때의 듀티비율을 계산하는 단계; 및 상기 듀티비율에 상응하는 단일 펄스를 생성하여 출력하는 단계를 포함하는, 단상 에스알 모터의 제어방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a control method of a single-phase RAL motor having a main winding and an auxiliary winding, the method comprising: estimating a speed of a rotor from rotor position information obtained from a position sensor; Calculating a duty ratio when the rotor is in a section position where the current of the main winding generates positive torque corresponding to the speed of the rotor; And generating and outputting a single pulse corresponding to the duty ratio.

다른 실시예로 주 권선과 보조 권선을 가지는 단상 에스알 모터의 제어장치로서, 위치 센서로부터 얻는 회전자 위치정보로부터 회전자의 속도를 추정하는 단계; 회전자의 속도를 이용하여 비례 적분 제어를 수행하여 듀티비율을 산정하는 단계; 및 상기 듀티비율에 상응하는 단일 펄스를 생성하여 출력하는 단계를 포함하는, 단상 에스알 모터의 제어방법이 제공된다. In another embodiment, a control device of a single-phase RAL motor having a main winding and an auxiliary winding, comprising: estimating a speed of a rotor from rotor position information obtained from a position sensor; Calculating a duty ratio by performing proportional integration control using the speed of the rotor; And generating and outputting a single pulse corresponding to the duty ratio.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features, and advantages other than those described above will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.

본 발명의 실시예에 따르면, 보조 권선의 전류를 제어하기 위한 스위칭 소자를 사용하지 않아 가격 절감은 유지하면서 보조 권선의 전류로 인한 부(-) 토크를 최소화하여, 단상 에스알 모터의 평균 토크와 효율을 향상시키는 효과가 있다. According to an embodiment of the present invention, the average torque and efficiency of the single-phase RAL motor are minimized by minimizing the negative torque caused by the current of the auxiliary winding while maintaining cost savings by not using a switching element for controlling the current of the auxiliary winding. Has the effect of improving.

또한, 보조권선에 전류가 흐르더라도 부(-) 토크가 발생하는 구간을 기존의 제어기술에 비해 크게 감소시키는 제어알고리즘을 적용하여 부(-) 토크의 값을 감소시킴으로써 모터의 효율을 증가시키는 효과도 있다. In addition, the effect of increasing the efficiency of the motor by reducing the value of the negative torque by applying a control algorithm that significantly reduces the section where the negative torque occurs even when current flows in the auxiliary winding compared to the conventional control technology. There is also.

도 1은 자기동(self-starting)을 위한 보조 권선을 사용하는 단상 에스알 모터의 구동회로,
도 2는 기존 단상 에스알 모터의 제어 전략을 나타낸 도면,
도 3은 기존 PWM 제어 기법과 단일 펄스 기법을 비교하는 그림,
도 4는 단일 펄스 기법을 적용할 경우의 전압, 전류, 토크 파형 그래프,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 권선을 사용하는 단상 에스알 모터 제어장치의 블록도,
도 6은 단상 에스알 모터의 제어방법의 순서도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보조 권선을 사용하는 단상 에스알 모터 제어장치의 블록도.
1 is a driving circuit of a single-phase RAL motor using an auxiliary winding for self-starting,
2 is a view showing a control strategy of a conventional single-phase RAL motor,
3 is a diagram comparing a conventional PWM control technique and a single pulse technique,
4 is a graph showing voltage, current, and torque waveforms when the single pulse technique is applied;
5 is a block diagram of a single-phase RAL motor control apparatus using an auxiliary winding according to an embodiment of the present invention,
6 is a flow chart of a control method of a single phase SR motor;
Figure 7 is a block diagram of a single phase SL motor control apparatus using an auxiliary winding according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.As the present invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. As used herein, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described on the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.In addition, the components of the embodiments described with reference to the drawings are not limited to the corresponding embodiments, and may be implemented to be included in other embodiments within the scope of the technical spirit of the present invention. Even if the description is omitted, it is obvious that a plurality of embodiments may be reimplemented into one integrated embodiment.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same components regardless of reference numerals will be given the same or related reference numerals and redundant description thereof will be omitted. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈", "…기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, the terms “… unit”, “… module”, “… group” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software. Can be.

도 1은 자기동(self-starting)을 위한 보조 권선을 사용하는 단상 에스알 모터의 구동회로이다. 1 is a driving circuit of a single phase RAL motor using an auxiliary winding for self-starting.

도 `1에서 Lm은 주 권선의 인덕턴스를, La는 보조 권선의 인덕턱스를 각각 나타낸다. Q1은 주 권선의 전류를 제어하기 위한 전력반도체 스위칭 소자(MOSFET 혹은 IGBT)이다. In FIG. 1, L m represents the inductance of the primary winding and L a represents the inductance of the auxiliary winding. Q1 is a power semiconductor switching element (MOSFET or IGBT) for controlling the current in the main winding.

도 1에 도시된 것과 같은 구동회로의 단점은 주 권선의 전류를 제어하기 위해 Q1이 턴-오프 될 때 주 권선의 전류가 보조 권선을 통하여 흐를 수 있다는 것이다. 또한, C2의 전하 및 주 권선의 인덕터에서 보조 권선의 인덕터로 전달되는 에너지로 인해 보조 권선에 전류가 흐를 수 있다. 주 권선의 전류는 펄스 폭 변조(PWM)로 위상을 스위칭하여 전류를 조절하기 때문에 주 권선 및 보조 권선에서 동시 전류가 발생한다는 것이다. A disadvantage of the driving circuit as shown in Figure 1 is that the current of the main winding can flow through the auxiliary winding when Q1 is turned off to control the current of the main winding. In addition, current may flow in the auxiliary winding due to the charge of C2 and the energy transferred from the inductor of the primary winding to the inductor of the auxiliary winding. The current in the main winding is regulated by switching the phase with pulse width modulation (PWM), which means that simultaneous currents occur in the main and secondary windings.

보조 권선의 목적은 모터의 기동 시에만 전류가 흐르게 하여 주 권선의 기동 토크를 보조하는 역할이다. 따라서, 모터가 기동한 후에는 전류가 흐르지 않아야 한다. The purpose of the auxiliary winding is to assist the starting torque of the main winding by allowing current to flow only when starting the motor. Therefore, no current should flow after the motor is started.

도 2는 기존 단상 에스알 모터의 제어 전략을 나타낸 도면이다. 2 is a diagram illustrating a control strategy of a conventional single phase SR motor.

도 2에서 im과 ia는 각각 주 권선과 보조 권선의 전류이고, Tem과 Tea는 각각 주 권선과 보조 권선에 의한 토크이며, Te는 합산 토크이다. In FIG. 2, i m and i a are the currents of the main winding and the auxiliary winding, respectively, T em and T ea are the torques generated by the main winding and the auxiliary winding, respectively, and T e is the summed torque.

기존 단상 에스알 모터의 제어 전략은 PWM 전류제어 기법이다. The control strategy of the existing single phase SR motor is PWM current control.

정격 속도보다 낮은 속도에서 제어 가능한 스위치의 듀티 사이클은 1보다 작다. 이는 스위치 Q1이 턴-오프될 때마다 주 권선의 전류를 미러링하는 보조 권선의 전류를 생성하게 된다. At speeds below the rated speed, the duty cycle of the controllable switch is less than one. This produces a current in the secondary winding that mirrors the current in the primary winding each time switch Q1 is turned off.

도 2와 같이 주 권선 전류 im에 의해서는 양(+)의 토크가 발생되지만, 보조 권선 전류 ia에 의해서는 부(-)의 토크가 발생하게 된다. 그 결과 전체 발생 토크(주 권선 토크와 보조 권선 토크의 합)는 감소하게 된다. As shown in FIG. 2, a positive torque is generated by the main winding current i m , but a negative torque is generated by the auxiliary winding current i a . As a result, the total generated torque (sum of the main winding torque and the auxiliary winding torque) is reduced.

도 3은 기존 PWM 제어 기법과 단일 펄스 기법을 비교하는 그림이다. 3 is a diagram comparing a conventional PWM control technique with a single pulse technique.

PWM 기법의 경우 여자 주기(T) 동안 스위칭 주기(Tc)를 갖는 여러 개의 펄스가 존재하며, 주 권선에 인가되는 전압 Vm(i)의 평균값은 수학식 1과 같다. In the PWM technique, several pulses having the switching period Tc exist during the excitation period T, and the average value of the voltage V m (i) applied to the main winding is expressed by Equation 1.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

d는 주어진 주기(T 또는 Tc) 구간 동안 스위치 온 되어 Vdc 전압이 생성되는 시간의 비율을 나타낸다. d represents the percentage of time that the V dc voltage is generated by switching on for a given period (T or T c ).

단일 펄스 기법의 경우 여자 주기, T(Lm이 증가하는 구간) 동안 단 1개의 펄스를 가지며, 이 때의 전압 Vm(ii)의 평균값은 수학식 2와 같다In the case of the single pulse technique, there is only one pulse during the excitation period, T (the interval where L m increases), and the average value of the voltage V m (ii) at this time is expressed by Equation 2.

[수학식 2][Equation 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

수학식 1과 수학식 2를 비교하면, 결국 같은 값이 된다. Comparing Equations 1 and 2 results in the same value.

도 3의 최하단에 도시된 것과 같은 단일 펄스 기법을 적용할 경우의 전압, 전류, 토크 파형이 도 4에 도시되어 있다. The voltage, current, and torque waveforms when applying the single pulse technique as shown at the bottom of FIG. 3 are shown in FIG. 4.

PWM 기법을 적용할 경우 여자 구간(T) 동안 보조 권선에 전류가 흐르게 되지만, 단일 펄스의 경우에는 도 4와 같이 여자 구간 동안 보조 권선에는 전류가 흐르지 않고 스위치 온 시간(dT) 이후 스위치가 턴-온 되는 구간 동안에만 보조 권선에 전류가 흐르게 된다. 따라서, PWM 기법의 경우와 달리 보조 권선 전류에 의한 부(-) 토크 생성이 줄어들어 평균 토크 감소를 해소할 수 있다. When the PWM technique is applied, current flows in the auxiliary winding during the excitation section (T), but in the case of a single pulse, as shown in FIG. 4, no current flows in the auxiliary winding during the excitation section, and the switch turns after the switch-on time (dT). Only during the on period will current flow through the auxiliary winding. Therefore, unlike the PWM technique, the negative torque generation by the auxiliary winding current is reduced, thereby reducing the average torque reduction.

도 4를 도 2에 도시된 종래의 제어와 비교하면 그 이점이 분명해진다. 단점은 토크가 2개의 펄스로 구성되며, 종래의 제어에 비해 지속 시간이 짧다는 것이다. Comparing FIG. 4 with the conventional control shown in FIG. 2, the advantages become apparent. The disadvantage is that the torque consists of two pulses, which have a short duration compared to conventional control.

토크 생성 구간에 대해 설명하면 다음과 같다. The torque generation section will be described as follows.

전체 여자 구간 T 동안 주 권선 토크 발생 시간은 dT가 된다. 이는 두 경우 모두 동일한 평균 토크를 생성하기 위해 더 짧은 기간 동안 더 높은 토크를 생성해야 함을 의미한다. The main winding torque generation time is dT for the entire excitation section T. This means that in both cases, higher torques must be produced for a shorter period of time to produce the same average torque.

[수학식 3][Equation 3]

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서, Ten은 제안한 단일 펄스 기법에 의해 발생하는 토크이며, Tec는 기존의 방식에 기반하여 발생하는 토크이다. Here, T en is the torque generated by the proposed single pulse technique, and T ec is the torque generated based on the conventional scheme.

개념적 이해를 위해 토크의 파형은 직사각형이라고 가정하면, 본 발명의 실시예에 따른 단일 펄스 기법에 의해 발생하는 토크는 수학식 4와 같다.For the conceptual understanding, assuming that the waveform of the torque is rectangular, the torque generated by the single pulse technique according to the embodiment of the present invention is represented by Equation 4.

[수학식 4][Equation 4]

Figure pat00004
Figure pat00004

그리고 기존 방식(PWM 기법)에 의한 토크는 수학식 5와 같다. And the torque by the conventional method (PWM method) is shown in Equation 5.

[수학식 5][Equation 5]

Figure pat00005
Figure pat00005

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 권선을 사용하는 단상 에스알 모터 제어장치의 블록도이고, 도 6은 단상 에스알 모터의 제어방법의 순서도이다. 5 is a block diagram of a single-phase RAL motor control apparatus using an auxiliary winding according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is a flow chart of a control method of a single-phase RAL motor.

본 실시예에 따른 단상 에스알 모터 제어장치(100)는 단일 펄스 기반의 전류 제어 방법을 수행하여 모터 제어를 수행한다. The single phase SL motor control apparatus 100 according to the present exemplary embodiment performs a motor control by performing a single pulse-based current control method.

단상 에스알 모터 제어장치(100)는 속도 추정부(110), 듀티 사이클 계산부(120), 펄스 생성부(130)를 포함한다. The single phase SL motor controller 100 includes a speed estimator 110, a duty cycle calculator 120, and a pulse generator 130.

속도 추정부(110)는 인코더나 홀센서와 같은 위치 센서로부터 얻은 회전자 위치정보(θ)(단계 S200)로부터 회전자의 속도(ωm)를 추정할 수 있다(단계 S210). The speed estimator 110 may estimate the rotor speed ω m from the rotor position information θ (step S200) obtained from a position sensor such as an encoder or a hall sensor (step S210).

그리고 듀티 사이클 계산부(120)는 회전자의 속도에 상응하여 회전자가 주 권선의 전류가 양(+) 토크를 발생할 수 있는 구간(즉, 여자 구간) 위치에 있을 때 듀티 사이클(듀티비율)(d)을 계산한다(단계 S220). In addition, the duty cycle calculation unit 120 corresponds to the duty cycle (duty ratio) when the rotor is located at a section (ie, an excitation section) where the current of the main winding may generate a positive torque according to the speed of the rotor. d) is calculated (step S220).

펄스 생성부(130)는 듀티 사이클 계산부(120)에서 계산된 듀티 사이클을 이용하여 전력반도체 스위칭을 위한 단일 펄스(게이팅 펄스, Gating pulse)(Vg)를 생성하여 출력한다(단계 S230). The pulse generator 130 generates and outputs a single pulse (gating pulse) V g for switching the power semiconductor using the duty cycle calculated by the duty cycle calculator 120 (step S230).

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보조 권선을 사용하는 단상 에스알 모터 제어장치의 블록도이다. 7 is a block diagram of a single-phase SL motor control apparatus using an auxiliary winding according to another embodiment of the present invention.

도 7에 도시된 단상 에스알 모터 제어장치(300)는 듀티비율을 계산할 필요 없이 속도 제어를 통해 듀티비율을 산정하므로, 더욱 견고한 제어 성능을 얻을 수 있다. Since the single-phase SL motor control apparatus 300 shown in FIG. 7 calculates the duty ratio through speed control without calculating the duty ratio, more robust control performance can be obtained.

본 실시예에 따른 단상 에스알 모터 제어장치(300)는 속도 추정부(310), PI 제어부(320), 펄스 생성부(330)를 포함한다. 속도 추정부(310)와 펄스 생성부(330) 각각은 도 5에 도시된 속도 추정부(110) 및 펄스 생성부(130)과 동일한 기능을 수행한다. The single phase SL motor controller 300 according to the present exemplary embodiment includes a speed estimator 310, a PI controller 320, and a pulse generator 330. Each of the speed estimator 310 and the pulse generator 330 performs the same functions as the speed estimator 110 and the pulse generator 130 shown in FIG. 5.

PI 제어부(320)는 회전자 속도를 이용하여 비례 적분 제어를 수행하여 듀티비율(d)을 산정할 수 있다. The PI controller 320 may calculate the duty ratio d by performing proportional integration control using the rotor speed.

전술한 본 발명의 실시예들에 따른 단상 에스알 모터 제어장치 및 방법은 고성능 제어나 고효율을 필요치 않는 저가형, 저성능 애플리케이션 중 팬, 블로워 등의 저가형 모터 구동 시스템에 적용하기에 적합하다. The single-phase SL motor control apparatus and method according to the embodiments of the present invention described above are suitable for low-cost motor driving systems such as fans and blowers in low-cost and low-performance applications that do not require high performance control or high efficiency.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to embodiments of the present invention, those skilled in the art may variously modify the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. And can be changed.

100: 단상 에스알 모터 제어장치 110: 속도 추정부
120: 듀티 사이클 계산부 130: 펄스 생성부
300: 단상 에스알 모터 제어장치 310: 속도 추정부
320: PI 제어부 330: 펄스 생성부
100: single-phase SR motor controller 110: speed estimation unit
120: duty cycle calculator 130: pulse generator
300: single phase SR motor control device 310: speed estimation unit
320: PI controller 330: pulse generator

Claims (6)

주 권선과 보조 권선을 가지는 단상 에스알 모터의 제어장치로서,
위치 센서로부터 얻는 회전자 위치정보로부터 회전자의 속도를 추정하는 회전자 속도 추정부;
회전자의 속도에 상응하여 상기 회전자가 주 권선의 전류가 양(+) 토크를 발생하는 구간 위치에 있을 때의 듀티비율을 계산하는 듀티 사이클 계산부; 및
상기 듀티비율에 상응하는 단일 펄스를 생성하여 출력하는 펄스 생성부를 포함하는, 단상 에스알 모터의 제어장치.
As a control device of a single phase RAL motor having a main winding and an auxiliary winding,
A rotor speed estimator for estimating the speed of the rotor from the rotor position information obtained from the position sensor;
A duty cycle calculator configured to calculate a duty ratio when the rotor is in a section position where the current of the main winding generates positive torque corresponding to the speed of the rotor; And
And a pulse generator for generating and outputting a single pulse corresponding to the duty ratio.
주 권선과 보조 권선을 가지는 단상 에스알 모터의 제어장치로서,
위치 센서로부터 얻는 회전자 위치정보로부터 회전자의 속도를 추정하는 회전자 속도 추정부;
회전자의 속도를 이용하여 비례 적분 제어를 수행하여 듀티비율을 산정하는 비례 적분(PI) 제어부; 및
상기 듀티비율에 상응하는 단일 펄스를 생성하여 출력하는 펄스 생성부를 포함하는, 단상 에스알 모터의 제어장치.
As a control device of a single phase RAL motor having a main winding and an auxiliary winding,
A rotor speed estimator for estimating the speed of the rotor from the rotor position information obtained from the position sensor;
A proportional integral (PI) control unit configured to calculate a duty ratio by performing proportional integration control using the speed of the rotor; And
And a pulse generator for generating and outputting a single pulse corresponding to the duty ratio.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 단일 펄스는 전력반도체 스위칭을 위한 게이팅 펄스(gating pulse)인 것을 특징으로 하는 단상 에스알 모터의 제어장치.
The method according to claim 1 or 2,
Wherein said single pulse is a gating pulse for switching power semiconductors.
주 권선과 보조 권선을 가지는 단상 에스알 모터의 제어방법으로서,
위치 센서로부터 얻는 회전자 위치정보로부터 회전자의 속도를 추정하는 단계;
회전자의 속도에 상응하여 상기 회전자가 주 권선의 전류가 양(+) 토크를 발생하는 구간 위치에 있을 때의 듀티비율을 계산하는 단계; 및
상기 듀티비율에 상응하는 단일 펄스를 생성하여 출력하는 단계를 포함하는, 단상 에스알 모터의 제어방법.
A control method of a single phase RAL motor having a main winding and an auxiliary winding,
Estimating the speed of the rotor from the rotor position information obtained from the position sensor;
Calculating, according to the speed of the rotor, the duty ratio when the rotor is in the section position where the current of the main winding generates positive torque; And
And generating and outputting a single pulse corresponding to the duty ratio.
주 권선과 보조 권선을 가지는 단상 에스알 모터의 제어장치로서,
위치 센서로부터 얻는 회전자 위치정보로부터 회전자의 속도를 추정하는 단계;
회전자의 속도를 이용하여 비례 적분 제어를 수행하여 듀티비율을 산정하는 단계; 및
상기 듀티비율에 상응하는 단일 펄스를 생성하여 출력하는 단계를 포함하는, 단상 에스알 모터의 제어방법.
As a control device of a single phase RAL motor having a main winding and an auxiliary winding,
Estimating the speed of the rotor from the rotor position information obtained from the position sensor;
Calculating a duty ratio by performing proportional integration control using the speed of the rotor; And
And generating and outputting a single pulse corresponding to the duty ratio.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 단일 펄스는 전력반도체 스위칭을 위한 게이팅 펄스(gating pulse)인 것을 특징으로 하는 단상 에스알 모터의 제어방법.
The method according to claim 4 or 5,
Wherein said single pulse is a gating pulse for switching power semiconductors.
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