KR20210097964A - 회전자 초기각 추정 장치 및 방법 - Google Patents

회전자 초기각 추정 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20210097964A
KR20210097964A KR1020200011604A KR20200011604A KR20210097964A KR 20210097964 A KR20210097964 A KR 20210097964A KR 1020200011604 A KR1020200011604 A KR 1020200011604A KR 20200011604 A KR20200011604 A KR 20200011604A KR 20210097964 A KR20210097964 A KR 20210097964A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rotor
initial angle
encoder
signal
current
Prior art date
Application number
KR1020200011604A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102359677B1 (ko
Inventor
이윤규
Original Assignee
현대엘리베이터주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대엘리베이터주식회사 filed Critical 현대엘리베이터주식회사
Priority to KR1020200011604A priority Critical patent/KR102359677B1/ko
Publication of KR20210097964A publication Critical patent/KR20210097964A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102359677B1 publication Critical patent/KR102359677B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/24—Vector control not involving the use of rotor position or rotor speed sensors
    • H02P21/32—Determining the initial rotor position
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2203/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the means for detecting the position of the rotor
    • H02P2203/03—Determination of the rotor position, e.g. initial rotor position, during standstill or low speed operation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2207/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
    • H02P2207/05—Synchronous machines, e.g. with permanent magnets or DC excitation
    • H02P2207/055—Surface mounted magnet motors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

본 발명은 회전자 초기각 추정 장치 및 방법에 관한 것으로, 엔코더의 신호를 감지하는 엔코더 신호 감지부, 전원 투입 후 검출되는 엔코더의 신호로 후보 초기각도 검출부, 후보 초기 각도들을 기초로 고정자에 전압 벡터를 각각 인가하여 측정하는 고정자 전류 측정부 및 전류의 크기를 기초로 회전자의 초기 각도를 결정하는 회전자 초기 각도 결정부를 포함한다.

Description

회전자 초기각 추정 장치 및 방법{ROTOR INITIAL ANGLE ESTIMATION DEVICE AND METHOD}
본 발명은 회전자 초기각 추정 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전자의 초기각을 추정하는 과정에서 2번의 전압 벡터를 인가하여 회전자의 초기각을 추정할 수 있는 회전자 초기각 추정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 브러시리스 DC모터 등의 전동기는 그 회전자 코어에 영구자석이 설치되어 회전 구동력을 발생시키는 것으로, 이러한 영구자석 전동기는 회전자 코어에 설치되는 영구자석의 결합구조에 따라 표면 부착형 영구자석 전동기와 매입형 영구자석 전동기로 구분된다.
이중, 매입형 영구자석 전동기는 회전자 코어의 내부로 복수의 영구자석이 매설되어 설치되며, 마그네트 토크뿐만 아니라 릴럭턴스 토크를 이용하여 고속회전 시 발생하는 영구자석의 비산 현상을 구조적으로 방지하게 되므로, 회전자 코어의 표면에 영구자석을 부착하여 자장을 형성하는 표면 부착형 영구자석 전동기에 비해 효율이 증대되어 고속 구동용으로 많이 사용되고 있다.
일반적으로 동기전동기의 구동 제어 시 사용되는 방식은 인터버를 이용한 V/F(Voltage/Frequency) 제어방식과 벡터 제어방식이 있는 데, 상기 V/F방식은 원하는 속도에 맞추어 전동기에 인가하는 전압을 일정하게 인가하는 방식으로, 주로 유도전동기에 많이 사용되는 제어방식이고, 영구자석 동기전동기에 적용하면 회전자 자속과 고정자 자속의 불일치로 인한 안정적인 제어가 불가능하다
그리고, 상기 벡터 제어방식은 전동기의 전류를 여자분 전류와 토크분 전류로 분리시켜 제어하는 방식으로, 벡터 제어방식은 속도 제어기 또는 토크 제어기에 의하여 전동기에 인가된 부하의 크기를 연산하고 그에 따른 토크에 적합하도록 전동기에 전류가 흐르게 함으로써 소정의 여자분 전류를 확보하는 방식이다.
동기전동기의 벡터제어를 하기 위한 고려사항들로서는, 첫째 제어의 특성상 회전자의 초기 자극위치를 알아야 하는 것은 물론, 제어 시 회전속도 및 자극위치를 판단해야 하고, 둘째 전동기에 인가되는 전류를 여자분 전류와 토크분의 전류로 분리하기 위한 연산과정을 위해 회전자의 속도 및 자극위치에 대한 정보를 정확하게 측정해야 한다. 이러한 정보를 측정하기 위해 사용되는 센서에는 엔코더나 레졸버 등을 들 수 있는데, 전동기의 응용 분야에 따라 실제로 상기 센서들을 사용할 수 없는 분야가 있고, 또는 전동기가 구동함에 따라 축 진동으로 인한 신호의 손실 및 센서의 고장 등의 문제가 발생된다.
한국등록특허 10-1435340(2014.08.21)호는 영구자석 동기 전동기의 운전 방법에 관한 것으로서, 영구자석 동기 전동기(Permanent Magnet Synchronous Motor)의 운전 방법에 있어서, 상기 전동기의 토크 지령, 상기 전동기의 속도, 직류 전압을 포함하는 입력을 이용하여 d-q축 고정자 자속 지령을 생성하는 단계, 생성된 고정자 자속 지령으로부터 고정자 자속 크기 지령과 부하각을 계산하는 단계 및 계산된 고정자 자속 크기와 부하각을 이용하여 상기 전동기의 토크 지령을 생성하는 단계를 포함한다.
한국등록특허 10-1090510(2011.11.30)호는 영구자석 동기 전동기의 제어 및 위치 추정 오차 보정 방법에 관한 것으로서, 전동기의 회전자 위치를 추정하는 위치추정부, 전동기에 인가된 전압에 따른 전류를 측정하는 전류측정부, 측정된 전류를 이용하여 실제 회전자의 위치 및 추정된 회전자의 위치의 오차 보정값을 계산하는 위치오차계산부 및, 계산된 오차 보정값을 이용하여 추정된 회전자의 위치를 보상하는 위치보상부를 포함한다.
한국등록특허 10-1435340(2014.08.21)호 한국등록특허 10-1090510(2011.11.30)호
본 발명의 일 실시예는 회전자의 위치에 대한 센서를 가지지 않는 구동기를 제어하기 위한 회전자의 초기각을 추정할 수 있는 회전자 초기각 추정 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 엔코더의 신호에 따른 방향에 대한 전압 벡터를 2번 인가하여 회전자의 초기각을 추정할 수 있는 회전자 초기각 추정 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, 회전자 초기각 추정 장치는 엔코더의 신호를 감지하는 엔코더 신호 감지부, 전원 투입 후 검출되는 엔코더의 신호로 후보 초기각 2지점을 검출하는 후보 초기 각도 검출부, 상기 후보 초기 각도들을 기초로 상기 고정자에 전압 벡터를 각각 인가하여 상기 고정자의 전류를 측정하는 고정자 전류 측정부 및 상기 전류의 크기를 기초로 상기 회전자의 초기 각도를 결정하는 회전자 초기 각도 결정부를 포함한다.
일 실시예에서, 엔코더 신호 감지부는 엔코더에서 생성되는 Sin 및 Cos 신호 중 어느 하나의 신호만 생성되거나 상기 Sin 및 Cos 신호 중 어느 하나가 불명확한 것을 감지할 수 있다.
일 실시예에서, 추정 회전자 초기 각도 검출부는 상기 전압 펄스의 인가에 따라 상기 엔코더의 신호가 Sin 인 경우 제1 기준을 중심으로 대칭하거나 또는 Cos 인 경우 제2 기준을 중심으로 대칭하는 대칭 회전자 각도들을 상기 추정 회전자 각도로서 검출할 수 있다.
일 실시예에서, 고정자 전류 측정부는 상기 대칭 회전자 각도들 방향에 평행하는 방향으로 복수의 전압 벡터들을 인가할 수 있다.
일 실시예에서, 회전자 초기 각도 결정부는 상기 대칭 회전자 각도들 각각의 방향에 평행하는 방향에 대해 상기 고정자 전류 측정부가 검출한 회전자의 전류가 큰 방향으로 회전자의 초기각도를 결정할 수 있다.
실시예들 중에서, 회전자 초기각 추정 방법은 엔코더의 신호를 감지하는 엔코더 신호 감지 단계, 전원 투입 후 검출되는 엔코더의 신호로 후보 초기각 2지점을 검출하는 후보 각도를 검출하는 후보 각도 검출 단계, 상기 후보 초기 각도들을 기초로 상기 고정자에 전압 벡터를 각각 인가하여 상기 고정자의 전류를 측정하는 회전자 전류 측정 단계 및 상기 전류의 크기를 기초로 상기 회전자의 초기 각도를 결정하는 회전자 초기 각도 결정 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 후보 초기 각도 검출 단계는 상기 전압 펄스의 인가에 따라 상기 엔코더의 신호가 Sin 인 경우 제1 기준을 중심으로 대칭하거나 또는 Cos 인 경우 제2 기준을 중심으로 대칭하는 대칭 회전자 각도들을 상기 추정 회전자 각도로서 검출할 수 있다.
일 실시예에서, 회전자 전류 측정 단계는 상기 대칭 회전자 각도들 방향에 평행하는 방향으로 복수의 전압 벡터들을 인가할 수 있다.
일 실시예에서, 회전자 초기 각도 검출 단계는 상기 대칭 회전자 각도들 각각의 방향에 평행하는 방향에 대해 상기 고정자 전류 측정부가 검출한 회전자의 전류가 큰 방향으로 회전자의 초기각도를 결정할 수 있다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회전자 초기각 추정 장치 및 방법은 회전자의 위치에 대한 센서를 가지지 않는 구동기를 제어하기 위한 회전자의 초기각을 추정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회전자 초기각 추정 장치 및 방법은 엔코더의 신호에 따른 방향에 대한 전압 벡터를 2번 인가하여 회전자의 초기각을 추정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전자 초기각 추정 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 회전자 초기각 추정 장치의 물리적 구성을 설명하는 블록도이다.
도 3은 도 1에 있는 회전자 초기각 추정 장치의 기능적 구성을 설명하는 블록도이다.
도 4는 도 1에 있는 회전자 초기각 추정 장치에서 회전자의 초기각을 추정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 도 1에 있는 회전자 초기각 추정 장치의 회전자 초기각 추정 과정에 관한 순서도이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전자 초기각 추정 시스템(100)을 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 회전자 초기각 추정 시스템(100)은 사용자 단말(110), 회전자 초기각 추정 장치(130) 및 데이터베이스(150)를 포함할 수 있다.
사용자 단말(110)은 추정된 회전자의 초기각에 대한 정보를 수신할 수 있는 컴퓨팅 장치에 해당할 수 있고, 스마트폰, 노트북 또는 컴퓨터로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되지 않고, 태블릿 PC 등 다양한 디바이스로도 구현될 수 있다. 사용자 단말(110)은 회전자 초기각 추정 장치(130)와 네트워크를 통해 연결될 수 있고, 복수의 사용자 단말(110)들은 회전자 초기각 추정 장치(130)와 동시에 연결될 수 있다.
전원 투입 후 검출되는 엔코더의 신호로 후보 초기각 후보 2지점을 검출하고 고정자에 전압 벡터를 인가를 통해 후보 초기각 중 회전자의 초기 각도에 대한 결정을 수행하는 컴퓨터 또는 프로그램에 해당하는 서버로 구현될 수 있다. 회전자 초기각 추정 장치(130)는 사용자 단말(110)과 블루투스, WiFi, 통신망 등을 통해 무선으로 연결될 수 있고, 네트워크를 통해 사용자 단말(110)과 데이터를 주고받을 수 있다.
데이터베이스(150)는 전원 투입 후 검출되는 엔코더의 신호로 후보 초기각 2지점을 검출하고 고정자에 전압 벡터를 인가를 통해 후보 초기각 중 회전자의 초기 각도에 대한 결정을 수행하는 과정에서 필요한 다양한 정보들을 저장하는 저장장치에 해당할 수 있다. 뿐만 아니라, 데이터베이스(150)는 회전자 초기각 추정 장치(130)가 전원 투입 후 검출되는 엔코더의 신호로 후보 초기각 2지점을 검출하고 고정자에 전압 벡터를 인가를 통해 후보 초기각 중 회전자의 초기 각도에 대한 결정을 수행하는 과정에서 다양한 형태로 수집 또는 가공된 정보들을 저장할 수 있다.
도 2는 도 1에 있는 회전자 초기각 추정 장치(130)의 물리적 구성을 설명하는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 회전자 초기각 추정 장치(130)는 프로세서(210), 메모리(230), 사용자 입출력부(250) 및 네트워크 입출력부(270)를 포함하여 구현될 수 있다.
프로세서(210)는 전원 투입 후 검출되는 엔코더의 신호로 후보 초기각 2지점을 검출 하고 고정자에 전압 벡터를 인가를 통해 후보 초기각 중 회전자의 초기 각도에 대한 결정을 수행하는 과정에서 동작을 수행하는 프로시저를 실행할 수 있고, 그 과정 전반에서 읽혀지거나 작성되는 메모리(230)를 관리할 수 있으며, 메모리(230)에 있는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리 간의 동기화 시간을 스케줄할 수 있다. 프로세서(210)는 회전자 초기각 추정 장치(130)의 동작 전반을 제어할 수 있고, 메모리(230), 사용자 입출력부(250) 및 네트워크 입출력부(270)와 전기적으로 연결되어 이들 간의 데이터 흐름을 제어할 수 있다. 프로세서(210)는 회전자 초기각 추정 장치(130)의 CPU(Central Processing Unit)로 구현될 수 있다.
메모리(230)는 SSD(Solid State Drive) 또는 HDD(Hard Disk Drive)와 같은 비휘발성 메모리로 구현되어 회전자 초기각 추정 장치(130)에 필요한 데이터 전반을 저장하는데 사용되는 보조기억장치를 포함할 수 있고, RAM(Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리로 구현된 주기억장치를 포함할 수 있다.
사용자 입출력부(250)는 사용자 입력을 수신하기 위한 환경 및 사용자에게 특정 정보를 출력하기 위한 환경을 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자 입출력부(250)는 터치 패드, 터치 스크린, 화상 키보드 또는 포인팅 장치와 같은 어댑터를 포함하는 입력장치 및 모니터 또는 터치스크린과 같은 어댑터를 포함하는 출력장치를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 사용자 입출력부(250)는 원격 접속을 통해 접속되는 컴퓨팅 장치에 해당할 수 있고, 그러한 경우, 회전자 초기각 추정 장치(130)는 서버로서 수행될 수 있다.
네트워크 입출력부(270)는 네트워크를 통해 외부 장치 또는 시스템과 연결하기 위한 환경을 포함하고, 예를 들어, LAN(Local Area Network), MAN(Metropolitan Area Network), WAN(Wide Area Network) 및 VAN(Value Added Network) 등의 통신을 위한 어댑터를 포함할 수 있다.
도 3은 도 1에 있는 회전자 초기각 추정 장치(130)의 기능적 구성을 설명하는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 회전자 초기각 추정 장치(130)는 엔코더 신호 감지부(310), 후보 초기 각도 검출부(330), 고정자 전류 측정부(350), 회전자 초기 각도 결정부(370) 및 제어부(390)를 포함할 수 있다.
엔코더 신호 감지부(310)는 엔코더의 신호를 감지할 수 있다. 엔코더는 회전하는 물체의 회전속도를 측정하기 위한 기기이다.
일 실시예에서, 엔코더 신호 감지부(310)는 엔코더에서 생성되는 Sin 및 Cos 신호 중 어느 하나의 신호만 생성되거나 Sin 및 Cos 신호 중 어느 하나가 불명확한 것을 감지할 수 있다. 예를 들어, 엔코더 신호 감지부(310)는 엔코더가 Sin 함수의 신호만 나타내는 경우, 이를 감지할 수 있다. 다른 예를 들어, 엔코더 신호 감지부(310)는 엔코더에서 생성되는 신호가 Sin 및 Cos 신호 중 어느 하나의 신호만 생성되거나 Sin 및 Cos 신호 중 어느 하나가 불명확한 것을 감지하여 엔코더의 신호가 비정상이라고 판단할 수 있다.
후보 초기 각도 검출부(330)는 전원 투입 후 검출되는 엔코더의 신호로 후보 초기각 2지점을 검출할 수 있다. 예를 들어, 후보 초기 각도 검출부(330)는 공정자에 인가된 전압 펄스에 대한 엔코더의 신호 값에 따라 회전자의 후보 초기 각도들을 검출할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 5에서 한다.
일 실시예에서, 후보 초기 각도 검출부(330)는 전압 펄스의 인가에 따라 엔코더의 신호가 Sin 인 경우 제1 기준을 중심으로 대칭하거나 또는 Cos 인 경우 제2 기준을 중심으로 대칭하는 대칭 회전자 각도들을 추정 회전자 각도로서 검출할 수 있다. 예를 들어, 후보 초기 각도 검출부(330)는 엔코더가 Sin 신호만 발생시키는 경우 제1 기준을 90도 또는 270도로 결정할 수 있다. 예를 들어, 후보 초기 각도 검출부(330)는 엔코더가 Sin 신호만 발생시키는 경우 엔코더의 신호가 양의 값을 가지는 경우에는 제1 기준을 90도로 결정하고, 엔코더의 신호가 음의 값을 가지는 경우에는 제1 기준을 270도로 결정할 수 있다. 다른 예를 들어, 후보 초기 각도 검출부(330)는 엔코더가 Cos 신호만 발생시키는 경우 제2 기준을 180도로 결정할 수 있다.
고정자 전류 측정부(350)는 후보 초기 각도들을 기초로 고정자에 전압 벡터를 각각 인가하여 고정자의 전류를 측정할 수 있다.
일실시예에서, 고정자 전류 측정부(350)는 대칭 회전자 각도들 방향에 평행하는 방향으로 복수의 전압 벡터들을 인가할 수 있다. 예를 들어, 고정자 전류 측정부(350)는 엔코더가 양의 값을 가지는 Sin 신호만 발생는 경우, 90도에 대칭하는 두개의 후보 초기 각도에 평행하는 전압 벡터를 각각 인가하여 각각의 전압 벡터에 대한 전류를 측정할 수 있다.
회전자 초기 각도 결정부(370)는 전류의 크기를 기초로 회전자의 초기 각도를 결정할 수 있다.
일 실시예에서, 회전자 초기 각도 결정부(370)는 대칭 회전자 각도들 각각의 방향에 평행하는 방향에 대해 고정자 전류 측정부(350)가 검출한 회전자의 전류가 큰 방향으로 회전자의 초기각도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 회전자 초기 각도 결정부(370)는 엔코더가 양의 값을 가지는 Sin 신호만 발생는 경우, 90도에 대칭하는 각도 각각에 대해 측정된 회전자의 전류 중 큰 값을 가지는 각도를 회전자의 각도로 결정할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 4에서 한다.
제어부(360)는 회전자 초기각 추정 장치(130)의 전체적인 동작을 제어하고, 엔코더 신호 감지부(310), 후보 초기 각도 검출부(330), 고정자 전류 측정부(350) 및 회전자 초기 각도 결정부(370) 간의 제어 흐름 또는 데이터 흐름을 관리할 수 있다.
도 4는 도 1에 있는 회전자 초기각 추정 장치(130)에서 회전자의 초기각을 추정하는 방법을 설명하는 도면이다. 좀 더 자세히 살펴보면, 도 4a는 일 실시예에 따른 회전자의 초기각을 나타내는 도면이고, 도 4b는 벡터 전압에 따른 전류 검출 값을 나타내는 그래프이다.
고정자 전류 측정부(350)는 회전자의 후보 초기 각도에 상응하는 각도에 해당하는 전압 벡터를 인가할 수 있고, 도 4b에서 살펴볼 수 있듯이, 회전자의 방향이랑 일치하는 방향의 전류 값이 가장 크므로, 회전자 초기 각도 결정부(370)는 고정자 전류 측정부(350)에서 측정된 전류 값 중 높은 값을 가지는 방향을 회전자의 초기 각도라 결정할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 도 1에 있는 회전자 초기각 추정 장치(130)의 회전자 초기각 추정 과정에 관한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 회전자 초기각 추정 장치(130)는 엔코더 신호 감지부(310)를 통해 엔코더의 신호를 감지할 수 있다(S510).
회전자 초기각 추정 장치(130)는 후보 초기 각도 검출부(330)를 통해 전원 투입 후 검출되는 엔코더의 신호로 후보 초기각 2지점을 검출할 수 있다(S530).
회전자 초기각 추정 장치(130)는 고정자 전류 측정부(350)를 통해 후보 초기 각도들을 기초로 상기 고정자에 전압 벡터를 각각 인가하여 상기 고정자의 전류를 측정할 수 있다(S550).
회전자 초기각 추정 장치(130)는 회전자 초기 각도 결정부(370)를 통해 전류의 크기를 기초로 상기 회전자의 초기 각도를 결정할 수 있다(S570).
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 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.
100: 회전자 초기각 추정 시스템 110: 사용자 단말
130: 회전자 초기각 추정 장치 150: 데이터베이스
210: 프로세서 230: 메모리
250: 사용자 입출력부 270: 네트워크 입출력부
310: 엔코더 신호 감지부 330: 후보 초기 각도 검출부
350: 고정자 전류 측정부 370: 회전자 초기 각도 결정부
390: 제어부

Claims (7)

  1. 엔코더의 신호를 감지하는 엔코더 신호 감지부;
    고정자에 전압 펄스를 인가하여 회전자의 후보 초기 각도들을 검출하는 후보 초기 각도 검출부;
    상기 후보 초기 각도들을 기초로 상기 고정자에 전압 벡터를 각각 인가하여 상기 고정자의 전류를 측정하는 고정자 전류 측정부; 및
    상기 전류의 크기를 기초로 상기 회전자의 초기 각도를 결정하는 회전자 초기 각도 결정부를 포함하는 회전자 초기각 추정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 엔코더 신호 감지부는
    엔코더에서 생성되는 Sin 및 Cos 신호 중 어느 하나의 신호만 생성되거나 상기 Sin 및 Cos 신호 중 어느 하나가 불명확한 것을 감지하는 것을 특징으로 하는 회전자 초기각 추정 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 후보 초기 각도 검출부는
    상기 전압 펄스의 인가에 따라 상기 엔코더의 신호가 Sin 인 경우 제1 기준을 중심으로 대칭하거나 또는 Cos 인 경우 제2 기준을 중심으로 대칭하는 대칭 회전자 각도들을 상기 추정 회전자 각도로서 검출하는 것을 특징으로 하는 회전자 초기각 추정 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 고정자 전류 측정부는
    상기 대칭 회전자 각도들 방향에 평행하는 방향으로 복수의 전압 벡터들을 인가하는 것을 특징으로 하는 회전자 초기각 추정 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 회전자 초기 각도 결정부는
    상기 대칭 회전자 각도들 각각의 방향에 평행하는 방향에 대해 상기 고정자 전류 측정부가 검출한 회전자의 전류가 큰 방향으로 회전자의 초기각도를 결정하는 것을 특징으로 하는 회전자 초기각 추정 장치.
  6. 엔코더의 신호를 감지하는 엔코더 신호 감지 단계;
    전원 투입 후 검출되는 상기 엔코더의 신호로 회전자의 후보 초기각을 검출하는 후보 초기각 검출 단계;
    상기 후보 초기 각도들을 기초로 상기 고정자에 전압 벡터를 각각 인가하여 상기 고정자의 전류를 측정하는 회전자 전류 측정 단계; 및
    상기 전류의 크기를 기초로 상기 회전자의 초기 각도를 결정하는 회전자 초기 각도 결정 단계를 포함하는 회전자 초기각 추정 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 후보 초기각 검출 단계는
    상기 전압 펄스의 인가에 따라 상기 엔코더의 신호가 Sin 인 경우 제1 기준을 중심으로 대칭하거나 또는 Cos 인 경우 제2 기준을 중심으로 대칭하는 대칭 회전자 각도들을 상기 추정 회전자 각도로서 검출하고
    상기 회전자 전류 측정 단계는
    상기 대칭 회전자 각도들 방향에 평행하는 방향으로 복수의 전압 벡터들을 인가하고
    상기 회전자 초기 각도 결정 단계는
    상기 대칭 회전자 각도들 각각의 방향에 평행하는 방향에 대해 상기 고정자 전류 측정부가 검출한 회전자의 전류가 큰 방향으로 회전자의 초기각도를 결정하는 것을 특징으로 하는 회전자 초기각 추정 방법.

KR1020200011604A 2020-01-31 2020-01-31 회전자 초기각 추정 장치 및 방법 KR102359677B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200011604A KR102359677B1 (ko) 2020-01-31 2020-01-31 회전자 초기각 추정 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200011604A KR102359677B1 (ko) 2020-01-31 2020-01-31 회전자 초기각 추정 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210097964A true KR20210097964A (ko) 2021-08-10
KR102359677B1 KR102359677B1 (ko) 2022-02-09

Family

ID=77316146

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200011604A KR102359677B1 (ko) 2020-01-31 2020-01-31 회전자 초기각 추정 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102359677B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110086892A (ko) * 2010-01-25 2011-08-02 강원대학교산학협력단 회전자 초기 위치 추정 방법 및 장치
KR101090510B1 (ko) 2009-08-06 2011-12-07 창원대학교 산학협력단 영구자석 동기 전동기의 제어 및 위치 추정 오차 보정 방법
KR20120071161A (ko) * 2010-12-22 2012-07-02 엘지전자 주식회사 모터 제어 장치와, 이를 포함하는 전기 자동차, 및 이의 모터 제어 방법
KR20130020081A (ko) * 2011-08-18 2013-02-27 전자부품연구원 Ｐｍｓｍ의 초기 회전자 추정 방법 및 장치
KR101435340B1 (ko) 2013-08-27 2014-08-27 강원대학교산학협력단 영구자석 동기 전동기의 운전 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101090510B1 (ko) 2009-08-06 2011-12-07 창원대학교 산학협력단 영구자석 동기 전동기의 제어 및 위치 추정 오차 보정 방법
KR20110086892A (ko) * 2010-01-25 2011-08-02 강원대학교산학협력단 회전자 초기 위치 추정 방법 및 장치
KR20120071161A (ko) * 2010-12-22 2012-07-02 엘지전자 주식회사 모터 제어 장치와, 이를 포함하는 전기 자동차, 및 이의 모터 제어 방법
KR20130020081A (ko) * 2011-08-18 2013-02-27 전자부품연구원 Ｐｍｓｍ의 초기 회전자 추정 방법 및 장치
KR101435340B1 (ko) 2013-08-27 2014-08-27 강원대학교산학협력단 영구자석 동기 전동기의 운전 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR102359677B1 (ko) 2022-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11356044B2 (en) Method for detecting motor initial phase and phase sequence and system for controlling permanent-magnet synchronous motor
US8610452B2 (en) Apparatus and method for diagnosing permanent magnet demagnetization of permanent magnet synchronous motor, and apparatus for driving permanent magnet synchronous motor
US8278849B2 (en) Controller for calculating electric power consumption of industrial machine
JP5782449B2 (ja) Ｐｍｓｍの制御装置
JP6333772B2 (ja) 同期電動機の温度推定装置
JP6017057B2 (ja) モータ制御装置
US6738718B2 (en) Method and apparatus for measuring torque and flux current in a synchronous motor
JP5223109B2 (ja) 永久磁石形同期電動機の制御装置
KR20130106505A (ko) 센서리스 제어 방법 및 장치
CN109217758B (zh) 旋变零点在线辨识方法、电机控制器及存储介质
JP5637155B2 (ja) モータ制御装置及びモータ制御方法
US20130207588A1 (en) Initial driving apparatus and method of two-phase srm
US20150102758A1 (en) Motor drive controller, motor drive control method and motor system using the same
Leppanen et al. Observer using low-frequency injection for sensorless induction motor control-parameter sensitivity analysis
KR102359677B1 (ko) 회전자 초기각 추정 장치 및 방법
CN108736784A (zh) 测量永磁同步电机的定子绕组的温度的方法和装置
JP2009290962A (ja) 永久磁石形同期電動機の制御装置
JP5332301B2 (ja) 永久磁石形同期電動機の制御装置
KR20190047537A (ko) 이중 권선형 모터 제어장치 및 제어방법
JP2007082380A (ja) 同期モータ制御装置
JP2009284557A (ja) 永久磁石形同期電動機の制御装置
KR101759473B1 (ko) 전동기의 위치센서 보상 제어 장치 및 방법
JP2022502992A (ja) ｄ軸の推定位置と実位置との間の角度差を表す補正値を決定する方法、制御装置、及びインバータ
KR20200056572A (ko) Bldc 전동기와, 상기 bldc 전동기 내의 홀 센서들의 부착 위치 정보를 제공하는 장치 및 방법
JP2019129600A (ja) 制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right