KR20200092902A - Weak field control method using encoder for motor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 엔코더를 이용한 모터의 약계자 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터의 토크를 증가시키기 위하여 모터의 계자를 약하게 제어하여 순간 출력을 높일 수 있는 엔코더를 이용한 모터의 약계자 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for controlling a field weakening of a motor using an encoder, and more particularly, to a method for controlling a field weakening of a motor using an encoder capable of increasing the instantaneous output by weakly controlling the field of the motor to increase the torque of the motor. It is about.
일반적으로 모터는 고정자(로터; Rotor)와 회전자(스테이터; Stator)로 구성된 것으로 회전자에 전류를 흘려 자속을 형성시키면 그 자속와 로터 자속의 상호 작용에 의하여 로터가 회전하는 원리를 가진다. 이러한 모터는 반대로 로터가 회전하는 경우 자속의 변화가 생기고 이러한 자속의 시간 변화량은 스테이터의 코일에 유도 기전력을 생성하게 되며, 이런 메커니즘이 발전기에 이용된다.In general, the motor is composed of a stator (rotor) and a rotor (stator), and when a current is formed by passing a current through the rotor, the rotor rotates by the interaction between the magnetic flux and the rotor magnetic flux. Conversely, these motors have a change in magnetic flux when the rotor rotates, and the amount of time change of the magnetic flux generates an induced electromotive force in the stator coil, and this mechanism is used in the generator.
따라서, 모터 회전시 발생하는 유도 기전력은 로터의 회전을 방해하는 방향으로 생기며, 이를 역기전력(逆起電力; Reverse Electromotive Force) 이라 한다. 이러한 역기전력은 로터 회전의 시간 변화량에 비례하기 때문에 모터가 저속으로 회전하는 경우에는 그 발생량이 적어서 모터 제어에 큰 영항을 미치지 아니하지만, 모터가 고속으로 회전하는 경우에는 발생하는 역기전력도 모터의 속도에 비례하여 커진다.Therefore, the induced electromotive force generated when the motor rotates is generated in a direction that prevents the rotation of the rotor, and this is called a reverse electromotive force (逆起電力). Since this counter-electromotive force is proportional to the amount of change in the rotation of the rotor, the amount of occurrence is small when the motor rotates at low speed, so it does not significantly affect the motor control. However, when the motor rotates at high speed, the counter-electromotive force also occurs It grows proportionally.
이렇게 발생한 역기전력은 전자 제어 장치에서 수행되는 모터 제어에 문제점을 발생시킬 수 있다. 즉, 일정한 전압 및 전류를 인가하는 경우 저속에서는 그 전압 및 전류에 해당되는 모터 속도 또는 출력(토크)을 얻을 수 있으나, 고속에서는 역기전력이 크게 발생하므로 입력 전압 및 전류로부터 예측되는 모터 속도 또는 출력을 얻을 수 없게 되며, 이에 따라 원하는 모터의 속도 또는 출력을 얻기 위하여 입력 전압 및 전류를 변화하여야 한다. 이 때, 역기전력을 발생시키게 되는 자속과 반대되는 방향으로 역자속이 발생하도록 전류 및 전압을 인가하며, 이를 약계자 제어(Field Weakening Control) 이라 한다.The back EMF generated in this way may cause problems in motor control performed in the electronic control device. That is, when a constant voltage and current are applied, the motor speed or output (torque) corresponding to the voltage and current can be obtained at a low speed, but since the back electromotive force is generated at a high speed, the motor speed or output predicted from the input voltage and current The input voltage and current must be changed to obtain the desired motor speed or output. At this time, current and voltage are applied so that the reverse magnetic flux is generated in a direction opposite to the magnetic flux that generates the back EMF, and this is called field weakening control.
종래의 약계자 제어의 원리를 살펴보면, 모터에 발생하는 역기전력이 모터의 회전속도와 비례하여 증가하게 되기 때문에 모터의 회전속도를 측정 또는 계산하여 미리 설정해 놓은 회전 속도 이상인 경우 역기전력이 발생되는 자속과 반대되는 방향의 역자속이 증가하도록 입력 전류 및 전압을 조절한다. 이러한 종래의 약계자 제어방법에서 모터의 회전속도를 알기 위해서는 모터의 위치에 대한 정보가 필요하고, 모터의 위치를 감지하기 위해서 고가의 센서인 레졸버(resolver)를 필요로 하며, 이에 따라 구조의 복잡성, 제어 회로 구성의 어려움 및 모터 부착형에 기인하는 하는 소형화의 어려움 등의 문제점이 발생한다.Looking at the principle of conventional weak field control, since the counter electromotive force generated in the motor increases in proportion to the rotational speed of the motor, it measures or calculates the rotational speed of the motor and is opposite to the magnetic flux that generates the counter electromotive force when it is higher than the preset rotational speed Adjust the input current and voltage so that the reverse magnetic flux in the direction to be increased. In this conventional weak field control method, information on the position of the motor is required to know the rotational speed of the motor, and an expensive sensor resolver is required to sense the position of the motor. Problems such as complexity, difficulty in configuring the control circuit, and difficulty in miniaturization due to the motor attachment type occur.
또한 모터의 위치 정보를 이용하여 모터의 회전속도를 계산하는 과정이 복잡하여 계산량이 많아지는 문제점이 발생한다.In addition, the process of calculating the rotational speed of the motor using the positional information of the motor is complicated, resulting in a problem that the amount of calculation increases.
이를 개선하기 위한 종래의 기술로서는 대한민국 등록특허 제10-0804429호의 '전압을 이용한 자동차 조향장치 구동모터의 약계자제어장치 및 제어방법'이 제안된 바 있다. 이를 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.As a conventional technique for improving this, a'weak field control device and control method for a driving motor for a motor vehicle steering device using a voltage' has been proposed in Korean Patent Registration No. 10-0804429. This will be described with reference to FIG. 1.
종래의 기술에서는 우선 약계자 제어장치의 감지부가 자동차 조향 장치의 모터의 입력 또는 출력 전압을 감지한 후 제어부로 전달한다(S21). 제어부는 감지된 모터의 입력 또는 출력 전압이 기설정된 임계 전압 이상인지 여부를 판단한다(S22). 모터의 입력 또는 출력 전압이 임계 전압이상 이라고 판단되면 역자속을 발생시킬 수 있는 명령신호를 생성하여 수행부로 전달한다(S23). 수행부는 모터 스테이터의 코일에 인가되는 전류량을 제어하여 역자속이 발생되도록 제어하도록 하고 있다(S23).In the related art, first, the sensing unit of the weak field control device senses the input or output voltage of the motor of the automobile steering device and transmits it to the control unit (S21). The control unit determines whether the sensed input or output voltage of the motor is greater than or equal to a predetermined threshold voltage (S22). When it is determined that the input or output voltage of the motor is greater than or equal to the threshold voltage, a command signal capable of generating a reverse magnetic flux is generated and transmitted to the execution unit (S23). The execution unit controls the amount of current applied to the coil of the motor stator to control reverse magnetic flux to be generated (S23).
그러나, 이러한 종래의 기술은 고가의 장비 장착과 복잡한 계산의 필요없이 미리 임계 전압을 설정하여 입력 또는 출력 전압이 임계 전압 이상으로 상승한 경우 역기전력을 감쇠시키는 방향의 역자속을 증가하도록 하는 약계자 제어방법을 제공하고 있으나, 입력 및 출력 전압이 임계값 이상이 경우에만 모터의 역자속이 발생되도록 미리 전압 임계값을 설정하고 있다.However, such a conventional technique is a weak field control method that increases the reverse magnetic flux in the direction of attenuating the back EMF when the input or output voltage rises above the threshold voltage by setting the threshold voltage in advance without the need for expensive equipment installation and complicated calculation. However, the voltage threshold is set in advance so that the reverse magnetic flux of the motor is generated only when the input and output voltages are greater than or equal to the threshold.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기계식 엔코더 플레이트와 전자식 포토인터럽터 센서를 이용하여 위상각을 검출할 수 있는 엔코더를 이용한 모터의 약계자 제어 방법를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, the object of the present invention is to provide a method for controlling a field weakening of a motor using an encoder that can detect a phase angle using a mechanical encoder plate and an electronic photointerrupter sensor. .
또한, 본 발명은 전류와 속도를 읽어 약계자 제어를 위한 테이블을 미리 설정하지 않고 위상각 제어로 간단하게 모터의 약계자 제어가 가능한 엔코더를 이용한 모터의 약계자 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention has an object to provide a method for controlling a weak field of a motor using an encoder capable of simply controlling a weak field of a motor with phase angle control without presetting a table for weak field control by reading current and speed. .
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엔코더를 이용한 모터 약계자 제어방법은 모터의 초기 구동을 위해 전원공급부 및 스위칭부를 통해 상기 모터에 전원을 공급하여 상기 모터의 전원을 온시키는 단계; 모터의 회전 속도 및 위상각 신호를 획득하기 위해 상기 모터 내부에 설치된 엔코더 및 센서의 초기 위치를 파악하는 단계; 상기 모터의 속도를 제어하기 위한 속도 제어 신호를 제어신호입력부에서 ECU로 출력하는 단계; 상기 ECU에 수신된 속도 제어 신호에 따라 상기 스위칭부를 제어하여 상기 모터를 구동시키는 단계; 상기 모터의 전류 및 전압정보와 상기 모터의 속도정보 검출하고, 검출된 정보들을 약계자신호발생부로 출력하며, 상기 약계자신호발생부에 수신된 정보들을 기반으로 약계자 제어 여부를 판단하는 단계; 약계자 제어를 실행하는 경우에는 상기 약계자신호발생부에서 상기 모터의 계자를 약하게 하는 약계자 신호를 생성하여 상기 ECU에 출력하는 단계를 반복하고, 약계자 제어를 미실행하는 경우에는 상기 제어신호입력부에서 출력되는 속도 제어 신호의 지령치가 '0'인지 여부를 판단하는 단계; 상기 속도 제어 신호의 지령치가 '0'이 아닌 경우에는 상기 모터의 구동을 지속하고, 상기 속도 제어 신호의 지령치가 '0'인 경우에는 상기 모터의 구동을 정지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A motor weak field control method using an encoder according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of turning on the power of the motor by supplying power to the motor through a power supply and a switching unit for initial driving of the motor; Determining an initial position of an encoder and a sensor installed inside the motor to obtain a rotational speed and phase angle signal of the motor; Outputting a speed control signal for controlling the speed of the motor from the control signal input unit to the ECU; Controlling the switching unit according to the speed control signal received by the ECU to drive the motor; Detecting current and voltage information of the motor and speed information of the motor, outputting the detected information to a weak field signal generating unit, and determining whether to control a weak field based on the information received by the weak field signal generating unit; When the weak field control is executed, the weak field signal generating unit repeats the step of generating a weak field signal for weakening the field of the motor and outputting the weak field signal to the ECU, and when the weak field control is not executed, the control signal Determining whether a command value of the speed control signal output from the input unit is '0'; And if the command value of the speed control signal is not '0', the driving of the motor is continued, and when the command value of the speed control signal is '0', the driving of the motor is stopped. .
상기 엔코더는 기계식 플레이트이고, 상기 센서는 발광 다이오드와 포토트랜지스터를 포함하는 포토인터럽터 센서인 것을 특징으로 한다.The encoder is a mechanical plate, and the sensor is characterized in that it is a photointerrupter sensor comprising a light emitting diode and a phototransistor.
상기 엔코더는 구형파, 상기 센서는 사인파를 기준각으로 설정된 것을 특징으로 한다.The encoder is characterized in that the square wave, the sensor is set to the sine wave as a reference angle.
상기 포토 인터럽터에 의하여 위상각 신호가 출력되고, 상기 약계자신호발생부는 정방향 약계자 제어를 실행할 시에는 상기 엔코더의 기준각에서 정방향 위상제어 리드 각 신호를 입력받아 상기 ECU로 신호를 공급하고, 역방향 약계자 제어를 실행할 시에는 상기 엔코더의 기준각에서 역방향 위상제어 리드 각 신호를 입력받아 상기 ECU로 신호를 공급하는 것을 특징으로 한다.The phase angle signal is output by the photointerrupter, and when the weak field signal generator executes the forward weak field control, it receives each of the forward phase control lead signals at the reference angle of the encoder and supplies the signal to the ECU. When executing the weak field control, it is characterized in that each signal of the reverse phase control lead is input from the reference angle of the encoder and the signal is supplied to the ECU.
상기 ECU로 공급되는 신호는 전류, 전압 및 위상각인 것을 특징으로 한다.The signal supplied to the ECU is characterized in that the current, voltage and phase angle.
본 발명에 따른 엔코더를 이용한 모터의 약계자 제어 방법은 기계식 엔코더 플레이트와 전자식 포토인터럽터 센서를 이용한 위상각을 검출할 수 있어 회로 구성이 간편하고, 제어 편의성 및 저가격을 달성할 수 있는 효과가 있다.The field weakening control method of a motor using an encoder according to the present invention can detect a phase angle using a mechanical encoder plate and an electronic photointerrupter sensor, thereby simplifying the circuit configuration and achieving control convenience and low cost.
또한, 본 발명에 따른 엔코더를 이용한 모터의 약계자 제어방법은 전류와 속도를 검출하여 약계자 제어를 위한 테이블을 미리 설정하지 않고 위상각 제어로 간단하게 모터의 약계자를 제어할 수 있는 효과가 있다.In addition, the method for controlling the field weakening of a motor using an encoder according to the present invention has an effect of controlling the field weakening of the motor simply by controlling the phase angle without previously setting a table for field weakening control by detecting current and speed. .
도 1은 종래의 기술에 따른 약계자 제어방법의 흐름도.
도 2는 본 발명에 따른 엔코더를 이용한 모터의 약계자 제어를 위한 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 엔코더를 이용한 모터의 약계자 제어 방법에 있어서 엔코더와 센서의 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 엔코더를 이용한 모터의 약계자 제어 방법에 있어서, 센서의 출력 신호를 나타낸 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 엔코더를 이용한 모터의 약계자 제어 방법을 나타낸 순서도.1 is a flow chart of a weak field control method according to the prior art.
Figure 2 is a configuration diagram for the weak field control of the motor using the encoder according to the present invention,
3 is an exemplary diagram of an encoder and a sensor in a method for controlling weak field of a motor using an encoder according to the present invention.
Figure 4 is an exemplary view showing the output signal of the sensor in the weak field control method of the motor using the encoder according to the present invention.
5 is a flow chart showing a method for controlling a weak field of a motor using an encoder according to the present invention.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the present specification and claims should not be interpreted as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor can appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. Based on the principle that it should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형된 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments shown in the embodiments and drawings described in this specification are only the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical spirit of the present invention. It should be understood that there may be equivalents and modified examples.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 엔코더를 이용한 모터의 약계자 제어방법은 모터(30)의 초기 구동을 위해 전원공급부(10) 및 스위칭부(20)를 통해 상기 모터(30)에 전원을 공급하여 상기 모터(30)의 전원을 온시키는 단계(S100); 모터(30)의 회전 속도 및 위상각 신호를 획득하기 위해 상기 모터(30) 내부에 설치된 엔코더(41) 및 센서의 초기 위치를 파악하는 단계(S200); 상기 모터(30)의 속도를 제어하기 위한 속도 제어 신호를 제어신호입력부(80)에서 ECU(70)로 출력하는 단계(S300); 상기 ECU(70)에 수신된 속도 제어 신호에 따라 상기 스위칭부(20)를 제어하여 상기 모터(30)를 구동시키는 단계(S400); 상기 모터(30)의 전류 및 전압정보와 상기 모터(30)의 속도정보 검출하고, 검출된 정보들을 약계자신호발생부(60)로 출력하며, 상기 약계자신호발생부(60)에 수신된 정보들을 기반으로 약계자 제어 여부를 판단하는 단계; 약계자 제어를 실행하는 경우에는 상기 약계자신호발생부(60)에서 상기 모터(30)의 계자를 약하게 하는 약계자 신호를 생성하여 상기 ECU(70)에 출력하는 단계(S300)를 반복하고, 약계자 제어를 미실행하는 경우에는 상기 제어신호입력부(80)에서 출력되는 속도 제어 신호의 지령치가 '0'인지 여부를 판단하는 단계; 상기 속도 제어 신호의 지령치가 '0'이 아닌 경우에는 상기 모터(30)의 구동을 지속하고, 상기 속도 제어 신호의 지령치가 '0'인 경우에는 상기 모터(30)의 구동을 정지하는 단계;를 구비한다.The method for controlling the weak field of a motor using an encoder according to the present invention provides power to the
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 엔코더(41)를 이용한 모터(30)의 약계자 제어 방법을 구현하기 위한 구성이 도 2에 나타나 있다.The configuration for implementing the method for controlling the weak field of the
본 발명에 따른 엔코더(41)를 이용한 모터(30)의 약계자 제어를 위해 전원공급부(10), 스위칭부(20), 센서부, 검출부(50), 약계자신호발생부(60), ECU(70), 제어신호입력부(80)를 구비한다.
전원공급부(10)는 모터(30)의 구동을 위한 전원을 공급하며, 스위칭부(20)는 전원공급부(10)로부터 전원을 받아 모터(30)를 제어하기 위한 모터(30) 속도 제어 파형인 스위칭 신호를 생성하여 모터(30)에 전달한다. 스위칭부(20)에 출력되는 스위칭 신호는 IPM(Interior Permanant Magnet) 모터(30)로 전송되며, 이 스위칭 신호에 의해 모터(30)가 구동된다. 스위칭부(20)에서 출력되는 스위칭 신호는 ECU(70)에서 출력되는 제어신호에 따라 실시간 변화된다.The
센서부는 IPM 모터(30)의 구동에 따른 약계자 제어를 위한 것으로서, 모터(30)의 회전속도 및 위상각 신호를 취득 및 검출하기 위한 기계식 플레이트 엔코더(41)와, 포토인터럽터 센서(45)를 포함한다.The sensor unit is for controlling the weak field according to the driving of the
엔코더(41)는 모터(30)의 하우징 내부에 모터(30)의 축에 고정되어 모터(30)와 함께 회전되는 것으로서, 원판으로 형성되고, 가장자리에는 서로 다른 세 방향으로 각각 일정 길이 연장된 연장편(42)이 형성되며, 각 연장편(42)의 단부에는 후방으로 연장 및 절곡된 간섭편(43)이 형성된 구조를 가진다. 연장날개는 3개가 등각으로 벌어진 형태로 형성되며, 부채꼴 모양으로 형성된다. The
포토인터럽터 센서(45)는 모터(30)의 하우징 내부에 고정되게 설치된다. 포토인터럽터 센서(45)는 엔코더(41)와 마주하는 편에 엔코더(41)와 일정 간격 이격된 위치에 배치되고 원판 형으로 형성된 PCB(46)와, 모터(30)의 회전축이 회전될 시 모터(30)의 회전축과 함께 회전되는 엔코더(41)의 단부에 마련된 간섭편(43)이 통과할 수 있도록 간섭편(43)의 회전궤적과 대응되는 위치에 각각 서로 대향되게 PCB(46)에 설치되는 제1지지편(47) 및 제2지지편(48)과, 제1지지편(47)과 제2지지편(48)에 각각 서로를 향하도록 설치되는 발광다이오드(47a) 및 포토트랜지스터(48a)를 포함하여 구성된다.The
상기의 엔코더(41) 및 포토인터럽터 센서(45)를 통해 모터(30)의 회전수 및 모터(30)의 위상각을 검출할 수 있다.The number of revolutions of the
검출부(50)는 IPM 모터(30)의 출력과 관련된 전류 및 전압을 검출하며, 검출된 전류 및 전압 정보를 약계자신호발생부(60) 또는 ECU(70)로 송출 및 전달한다.The
약계자신호발생부(60)는 검출부(50) 및 센서부에서 각각 측정된 전류 및 전압 정보, 위상각 신호 및 모터(30) 회전 속도 정보를 수신하고, 수신된 정보들을 기반으로 약계자 제어 여부를 결정한다.The weak field
ECU(70)는 제어신호입력부(80)에서 출력 및 전송되는 제어신호에 따라 스위칭부(20)를 제어하며, 제어신호입력부(80)는 모터(30)의 회전 속도를 제어하기 위한 제어신호를 ECU(70)에 출력 및 전송한다.The ECU 70 controls the
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 엔코더를 이용한 모터의 약계자 제어방법은 포토인터럽터 센서(45)에서 검출된 위상각 신호와, 검출부(50)에서 검출된 IPM 모터(30)의 전류 및 전압 정보를 수신하고, 수신된 정보에 따라 모터(30)의 토크 또는 속도를 실시간 제어하기 위해 약계자신호발생부(60)에서 IPM 모터(30)의 계자를 약하게 하는 신호를 발생시키며, 발생된 신호는 ECU(70)로 전달하고, ECU(70)에서는 스위칭부(20)로 스위칭 제어신호를 전송하여, 스위칭부(20)에서 출력되는 스위칭 신호에 따라 IPM 모터(30)가 제어될 수 있게 한다.The weak field control method of the motor using the encoder according to the present invention having the configuration as described above is the phase angle signal detected by the
본 발명에서는 예시적으로 IPM 모터(30)를 기재하였으나, 대부분의 모터(30)에 대하여 본 발명의 기술적인 사항이 적용될 수 있음은 물론이다.In the present invention, the
이러한 일련의 제어는 제어신호입력부(80)에서 토크를 증가시킬 필요가 있는 경우, 제어신호입력부(80)는 ECU(70)에 구비되는 CAN통신부(71)에 제어신호를 출력하며, ECU(70)는 이 제어신호를 수신하여 스위칭부(20)를 제어하는 것이다.When it is necessary to increase the torque in the control
도 3에는 엔코더(41)와 포토인터럽터 센서(45)의 일 예가 도시되어 있다.3 shows an example of the
도 3을 참조하여 설명하면, 엔코더(41)는 기계식 엔코더(41)를 사용하여 간섭편(43)을 통해 On구간과 Off구간이 구분되도록 형성되며, 모터(30)의 회전축에 결합되는 기계식 엔코더(41) 플레이트와 포토인터럽터 센서(45)를 구비하는 전자식 센서로 엔코더(41)의 기준각 및 위상제어 리드 각신호(S1, S2)를 검출할 수 있다.Referring to Figure 3, the
이에 본 발명은 투과형 포토센서인 포토인터럽터 센서(45)를 포함하여 엔코더(41)를 개발하므로 구조가 단순하고 저렴하며, 종래의 기술에서 채택하고 있는 레졸버에 의한 테이블을 만들지 않아도 간단하게 모터(30)의 위치 및 속도 제어가 가능하다.Accordingly, the present invention develops an
한편, 도 4에는 본 발명에 따른 센서부의 출력 신호 예시도가 나타나 있다.On the other hand, Figure 4 shows an exemplary output signal of the sensor unit according to the present invention.
도 4를 참조하여 설명하면, 엔코더(41)에 의해 검출되는 기준각신호(S3)에 대하여 모터(30)의 정방향 위상제어 리드각 신호(S1) 및 역방향 위상제어 리드각 신호(S3)의 위상차에 의하여 약계자 신호발생부에서 약계자 제어를 위한 신호를 발생시키게 된다.Referring to FIG. 4, the phase difference between the forward phase control lead angle signal S1 and the reverse phase control lead angle signal S3 of the
여기서, 본 발명은 엔코더(41) 및 포토인터럽터 센서(45)를 포함하는 전자식 센서를 사용하여 위상을 제어함으로써 모터(30)의 위치 제어 또는 속도 제어도 가능하다. 여기서, 엔코더(41)는 구형파, 포토인터럽터 센서(45)는 사인파(S0)를 기준각 신호(S2)로 한다.Here, the present invention can also control the position or speed of the
도 5에는 본 발명에 따른 모터(30)의 약계자 제어를 위한 순서도가 나타나 있다.5 shows a flow chart for weak field control of the
도 5를 참조하여 설명하면 본 발명에 따른 엔코더(41)를 이용한 모터(30)의 약계자 제어 방법에 대해 더욱 상세하게 설명한다.Referring to Figure 5 will be described in more detail with respect to the weak field control method of the
본 발명에 따른 엔코더(41)를 이용한 모터(30)의 약계자 제어 방법은 먼저 모터(30)의 초기 구동을 위하여 전원공급부(10)에서 전원이 공급되면, 엔코더(41)와 센서부의 초기 위치를 파악하며, 스위칭부(20)를 통해 모터(30) 속도 제어 파형을 출력하여 모터(30)를 초기 구동하게 된다.The weak field control method of the
이후, 약계자신호발생부(60)는 검출부(50)에서 검출되는 모터(30)의 전류와 전압 정보, 센서부에서 검출되는 모터(30)의 속도, 그리고 부하의 용량에 따라 약계자 제어 여부를 판단한다.Thereafter, the weak field
약계자신호발생부(60)에 의한 약계자 제어 여부 판정은 제어신호입력부(80)의 제어신호에 의하여 입력되는 것이 통상적이며, 약계자 제어를 실행하는 경우 약계자 제어를 위한 모터(30) 속도 제어 파형을 출력하는 단계(S300)를 반복한다. 약계자 제어가 실행되는 도중에는 제어신호입력부(80)로부터 지속적으로 보정된 제어신호가 ECU(70)에 송출 및 전송되며, ECU(70)는 보정된 제어신호를 기반으로 스위칭부(20) 제어한다. 이때, 제어신호입력부(80)에서 출력되어 ECU(70)로 입력되는 보정된 제어신호는 역기전력을 발생시키는 자속과 반대되는 방향으로 역자속이 발생하도록 스위칭부(20)에서 모터(30)에 인가되는 스위칭 신호 즉, 전류 및 전압 신호이다.The determination of whether or not to control the weak field by the weak field
반면, 약계자 제어를 하지 않는 경우에는 제어신호입력부(80)에서 송출되는 모터(30) 속도 제어 신호의 지령치가 '0'인지 여부를 판단(S500)한다.On the other hand, when the weak field control is not performed, it is determined whether the command value of the speed control signal of the
여기서, 모터(30) 속도 제어 신호의 지령치가 '0'인 경우에는 모터(30)의 구동을 중지하고, 지령치가 '0'이 아닌 경우에는 모터(30)의 구동을 지속(S600)한다.Here, when the command value of the
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.The present invention has been illustrated and described with reference to preferred embodiments, as described above, but is not limited to the above-described embodiments, and to those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible.
10 : 전원공급부
20 : 스위칭부
30 : 모터
41 : 엔코더
45 : 센서
50 : 검출부
60 : 약계자신호발생부
70 : ECU
80 : 제어신호입력부10: power supply
20: switching unit
30: motor
41: encoder
45: sensor
50: detection unit
60: weak field signal generator
70: ECU
80: control signal input
Claims (5)
모터의 초기 구동을 위해 전원공급부 및 스위칭부를 통해 상기 모터에 전원을 공급하여 상기 모터의 전원을 온시키는 단계;
모터의 회전 속도 및 위상각 신호를 획득하기 위해 상기 모터 내부에 설치된 엔코더 및 센서의 초기 위치를 파악하는 단계;
상기 모터의 속도를 제어하기 위한 속도 제어 신호를 제어신호입력부에서 ECU로 출력하는 단계;
상기 ECU에 수신된 속도 제어 신호에 따라 상기 스위칭부를 제어하여 상기 모터를 구동시키는 단계;
상기 모터의 전류 및 전압정보와 상기 모터의 속도정보 검출하고, 검출된 정보들을 약계자신호발생부로 출력하며, 상기 약계자신호발생부에 수신된 정보들을 기반으로 약계자 제어 여부를 판단하는 단계;
약계자 제어를 실행하는 경우에는 상기 약계자신호발생부에서 상기 모터의 계자를 약하게 하는 약계자 신호를 생성하여 상기 ECU에 출력하는 단계를 반복하고, 약계자 제어를 미실행하는 경우에는 상기 제어신호입력부에서 출력되는 속도 제어 신호의 지령치가 '0'인지 여부를 판단하는 단계;
상기 속도 제어 신호의 지령치가 '0'이 아닌 경우에는 상기 모터의 구동을 지속하고, 상기 속도 제어 신호의 지령치가 '0'인 경우에는 상기 모터의 구동을 정지하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 엔코더를 이용한 모터의 약계자 제어 방법.
In the method of controlling the field weakening of the motor,
Supplying power to the motor through a power supply and a switching unit for initial driving of the motor to turn on the motor;
Determining an initial position of an encoder and a sensor installed inside the motor to obtain a rotational speed and phase angle signal of the motor;
Outputting a speed control signal for controlling the speed of the motor from the control signal input unit to the ECU;
Controlling the switching unit according to the speed control signal received by the ECU to drive the motor;
Detecting current and voltage information of the motor and speed information of the motor, outputting the detected information to a weak field signal generator, and determining whether to control a weak field based on information received by the weak field signal generator;
When the weak field control is executed, the weak field signal generating unit repeats the step of generating a weak field signal for weakening the field of the motor and outputting the weak field signal to the ECU, and when the weak field control is not executed, the control signal Determining whether a command value of the speed control signal output from the input unit is '0';
And when the command value of the speed control signal is not '0', the driving of the motor is continued, and when the command value of the speed control signal is '0', the driving of the motor is stopped. The weak field control method of the motor using the encoder.
상기 엔코더는 기계식 플레이트이고,
상기 센서는 발광 다이오드와 포토트랜지스터를 포함하는 포토인터럽터 센서인 것을 특징으로 하는 엔코더를 이용한 모터의 약계자 제어 방법.
According to claim 1,
The encoder is a mechanical plate,
The sensor is a photo-interrupter sensor comprising a light-emitting diode and a phototransistor. A method for controlling a weak field of a motor using an encoder.
상기 엔코더는 구형파, 상기 센서는 사인파를 기준각으로 설정된 것을 특징으로 하는 엔코더를 이용한 모터의 약계자 제어 방법.
According to claim 1,
The encoder is a square wave, the sensor is a sine wave, the weak field control method of the motor using an encoder, characterized in that set to a reference angle.
상기 포토 인터럽터에 의하여 위상각 신호가 출력되고,
상기 약계자신호발생부는 정방향 약계자 제어를 실행할 시에는 상기 엔코더의 기준각에서 정방향 위상제어 리드 각 신호를 입력받아 상기 ECU로 신호를 공급하고, 역방향 약계자 제어를 실행할 시에는 상기 엔코더의 기준각에서 역방향 위상제어 리드 각 신호를 입력받아 상기 ECU로 신호를 공급하는 것을 특징으로 하는 엔코더를 이용한 모터의 약계자 제어 방법.
According to claim 2,
The phase angle signal is output by the photo interrupter,
The weak field signal generating unit receives a forward phase control lead signal from the encoder's reference angle when supplying the forward weak field control, supplies a signal to the ECU, and executes the reverse field control, the reference angle of the encoder. Method for controlling the weak field of a motor using an encoder, characterized by receiving each signal from the reverse phase control lead and supplying the signal to the ECU.
상기 ECU로 공급되는 신호는 전류, 전압 및 위상각인 것을 특징으로 하는 엔코더를 이용한 모터의 약계자 제어 방법.
According to claim 4,
The signal supplied to the ECU is a weak field control method of the motor using an encoder, characterized in that the current, voltage and phase angle.
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