KR20230103619A - 모터 구동 장치 및 모터의 리드 앵글 제어 방법 - Google Patents

모터 구동 장치 및 모터의 리드 앵글 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230103619A
KR20230103619A KR1020210194621A KR20210194621A KR20230103619A KR 20230103619 A KR20230103619 A KR 20230103619A KR 1020210194621 A KR1020210194621 A KR 1020210194621A KR 20210194621 A KR20210194621 A KR 20210194621A KR 20230103619 A KR20230103619 A KR 20230103619A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lead angle
current
coil
bldc motor
controller
Prior art date
Application number
KR1020210194621A
Other languages
English (en)
Inventor
하재현
Original Assignee
주식회사 엘엑스세미콘
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 주식회사 엘엑스세미콘 filed Critical 주식회사 엘엑스세미콘
Priority to KR1020210194621A priority Critical patent/KR20230103619A/ko
Publication of KR20230103619A publication Critical patent/KR20230103619A/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
    • H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/175—Indicating the instants of passage of current or voltage through a given value, e.g. passage through zero
    • 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
    • H02P21/0003—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
    • 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
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 최적 리드 앵글에 도달하는 시간을 단축하여 구동 효율을 향상시킬 모터 구동 장치에 관한 것으로, 일 실시예에 따른 BLDC 모터 구동 장치는 3상 BLDC 모터를 구동하는 인버터를 제어하여 3상 코일 중 특정 코일을 플로팅시키고, 플로팅된 특정 코일의 피드백 신호를 이용하여 역기전력과 전류 간의 리드 앵글 오차를 검출하고, 검출된 리드 앵글 오차를 보상하기 위한 리드 앵글 제어 신호를 생성하여 인버터를 제어하는 신호의 리드 앵글을 제어하는 모터 컨트롤러를 포함할 수 있다.

Description

모터 구동 장치 및 모터의 리드 앵글 제어 방법{MOTOR DRIVING DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING LEAD ANGLE OF MOTOR}
본 발명은 최적 리드 앵글에 도달하는 시간을 단축하여 구동 효율을 향상시킬 수 있는 모터 구동 장치 및 모터의 리드 앵글 제어 방법에 관한 것이다.
최근 세탁기, 냉장고 등의 가전 기기를 포함하는 다양한 전자 기기에서는 정류용 브러시를 이용하지 않아 에너지 효율이 높은 브러시리스 직류(Brushless Direct Current, 이하 BLDC) 모터를 이용하고 있다.
BLDC 모터는 전기자의 코일들에 흐르는 전류의 전류 방향을 바꾸는 전자 정류(commutation)를 수행하고, 회전자의 위치와 정류 시점이 일치할 때, 회전자를 회전시키는 연속적인 회전 자계를 형성할 수 있다.
BLDC 모터는 등속도로 회전하는 모터의 전류를 측정하여 최적 리드 앵글(Lead Angle)을 계산하고 리드 앵글을 제어함으로써 전류 소비를 줄이고 구동 효율을 높일 수 있다.
그러나, 종래의 BLDC 모터는 리드 앵글의 제어에 따른 전류 변화량을 검출하여 리드 앵글을 조절하는 과정을 반복하므로 최적 리드 앵글에 도달하는 시간이 길다는 문제점이 있다.
본 발명은 최적 리드 앵글에 도달하는 시간을 단축하여 구동 효율을 향상시킬 모터 구동 장치 및 모터의 리드 앵글 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터 구동 장치는 제1 코일, 제2 코일, 제3 코일을 포함하는 BLDC 모터, 제1 내지 제3 코일 제어 신호를 생성하는 모터 컨트롤러, 상기 제1 내지 제3 코일 제어 신호에 응답하여, 상기 제1 내지 제3 코일 각각에 제1 전원 전압과 제2 전원 전압을 이용한 구동 전압을 공급하는 인버터를 포함하고, 상기 모터 컨트롤러는 상기 인버터를 제어하여 상기 제1 내지 제3 코일 중 특정 코일을 플로팅시키고, 플로팅된 특정 코일의 피드백 신호를 이용하여 역기전력과 전류 간의 리드 앵글 오차를 검출하고, 검출된 리드 앵글 오차를 보상하기 위한 리드 앵글 제어 신호를 생성하여 상기 제1 내지 제3 코일 제어 신호의 리드 앵글을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터 컨트롤러는 3상 BLDC 모터를 구동하는 인버터를 제어하여 상기 3상 코일 중 특정 코일을 플로팅시키고, 플로팅된 특정 코일의 피드백 신호를 이용하여 역기전력과 전류 간의 리드 앵글 오차를 검출하고, 검출된 리드 앵글 오차를 보상하기 위한 리드 앵글 제어 신호를 생성하여 상기 인버터를 제어하는 신호의 리드 앵글을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터의 리드 앵글 제어 방법은 3상 BLDC 모터를 구동하는 인버터를 제어하여 상기 3상 코일 중 특정 코일을 플로팅시키는 단계, 상기 플로팅된 특정 코일의 피드백 신호를 이용하여 역기전력과 전류 간의 리드 앵글 오차를 검출하는 단계, 및 상기 검출된 리드 앵글 오차를 보상하기 위한 리드 앵글 제어 신호를 생성하여 상기 인버터를 제어하는 신호의 리드 앵글을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터 구동 장치 및 방법은 리드 앵글을 조절시 특정 코일의 구동 기간에 플로팅 기간을 삽입하여 역기전력 및 전류 간의 리드 앵글 오차를 검출하고 검출된 오차를 보상하도록 리드 앵글을 제어함으로써 최적 리드 앵글에 도달하는 시간을 단축하고 전력 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서리스 BLDC 모터 구동 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 센서리스 BLDC 모터 구동 장치의 구동 파형을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 컨트롤러에서 리드 앵글 제어에 관련된 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 앵글 컨트롤러의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 앵글 검출 및 보상 방법을 나타낸 신호 파형도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서리스 BLDC 모터의 리드 앵글 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터 구동 장치의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 센서리스 BLDC 모터 구동 장치의 구동 파형을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 센서리스 BLDC(Brushless Direct Current) 모터 구동 장치(100)는 BLDC 모터(200), 인버터(300), 전원부(400), 모터 컨트롤러(500)를 포함할 수 있다.
센서리스 BLDC 모터(200)는 서로 다른 상(Phase)을 갖는 3상 코일(UC, VC, WC)을 포함하는 고정자(stator)와, 영구 자석을 사용하는 회전자(rotor)를 포함할 수 있고, 도 1에서 회전자는 생략되어 있다.
센서리스 BLDC 모터(200)의 고정자는 U상(제1 상)을 갖는 제1 코일(UC), V상(제2 상)을 갖는 제2 코일(VC), W상(제3 상)을 갖는 제3 코일(WC)을 포함할 수 있다.
BLDC 모터(200)는 인버터(300)로부터 3상 코일(UC, VC, WC) 각각에 공급되는 구동 신호에 따라 구동될 수 있고, 제1 내지 제3 코일(UC, VC, WC)에서 발생된 자기력이 BLDC 모터(200)의 회전자를 회전시킬 수 있다.
인버터(300)는 모터 컨트롤러(500)의 제어에 따라 동작하여, 제1 내지 제3 노드(Nu, Nv, Nw) 각각을 통해 센서리스 BLDC 모터(200)의 3상 코일(UC, VC, WC) 각각에 제1 전원 전압(VDD)을 공급하거나, 제2 전원 전압(VSS)을 공급할 수 있다. 제1 전원 전압(VDD)은 고전위 전원 전압이고, 제2 전원 전압(VSS)은 저전위 전원 전압일 수 있다.
특히, 인버터(300)는 모터 컨트롤러(500)의 제어에 따라 3상 코일(UC, VC, WC) 중 어느 하나의 특정 코일에 제1 및 제2 전원 전압(VDD, VSS)의 공급없이 특정 코일을 플로팅시킬 수 있다.
인버터(300)는 전원부(400)로부터 제1 전원 전압(VDD) 및 제2 전원 전압(VSS)을 공급받을 수 있다. 인버터(300)는 모터 컨트롤러(500)로부터 제1-1 및 제1-2 코일 제어 신호(UP, UN), 제2-1 및 제2-2 코일 제어 신호(VP, VN), 제3-1 및 제3-2 코일 제어 신호(WP, WN)를 공급받을 수 있다. 모터 컨트롤러(500)로부터 공급되는 코일 제어 신호들(UP, UN, VP, VN, WP, WN)은 도 2에 도시된 바와 같이 펄스 폭 변조(Pulse With Modulation; PWM) 신호일 수 있다.
인버터(300)는 센서리스 BLDC 모터(200)의 제1 코일(UC)을 구동하는 제1 구동부를 포함하고, 제1 구동부는 제1 전원 전압(VDD)의 공급 라인과 제2 전원 전압(VSS)의 공급 라인 사이에 직렬 접속된 제1 풀업(pull-up) 트랜지스터(Tup) 및 제1 풀다운(pull-down) 트랜지스터(Tun)를 포함할 수 있다. 제1 풀업 트랜지스터(Tup) 및 제1 풀다운 트랜지스터(Tun) 사이의 접속 노드는 제1 노드(Nu)를 통해 제1 코일(UC)과 접속될 수 있다.
제1 풀업 트랜지스터(Tup)는 모터 컨트롤러(500)로부터 공급되는 제1-1 코일 제어 신호(UP)가 게이트-온 전압인 기간(t1~t3)에 턴-온되어 제1 전원 전압(VDD)을 제1 노드(Nu)를 통해 제1 코일(UC)로 인가할 수 있다. 제1 풀다운 트랜지스터(Tun)는 모터 컨트롤러(500)로부터 공급되는 제1-2 코일 제어 신호(UN)가 게이트-온 전압인 기간(t4~t6)에 턴-온되어 제2 전원 전압(VSS)을 제1 노드(Nu)를 통해 제1 코일(UC)로 인가할 수 있다.
한편, 모터 컨트롤러(500)로부터 공급되는 제1-1 및 제1-2 코일 제어 신호(UP, UN)가 모두 게이트-오프 전압일 때 제1 풀업 트랜지스터(Tup) 및 제1 풀다운 트랜지스터(Tun)가 모두 턴-오프되어 제1 노드(Nu)와 제1 코일(UC)은 플로팅 상태가 될 수 있다.
인버터(300)는 센서리스 BLDC 모터(200)의 제2 코일(VC)을 구동하는 제2 구동부를 포함하고, 제2 구동부는 제1 전원 전압(VDD)의 공급 라인과 제2 전원 전압(VSS)의 공급 라인 사이에 직렬 접속된 제2 풀업 트랜지스터(Tvp) 및 제2 풀다운 트랜지스터(Tvn)를 포함할 수 있다. 제2 풀업 트랜지스터(Tvp) 및 제2 풀다운 트랜지스터(Tvn) 사이의 접속 노드는 제2 노드(Nv)를 통해 제2 코일(VC)과 접속될 수 있다.
제2 풀업 트랜지스터(Tvp)는 모터 컨트롤러(500)로부터 공급되는 제2-1 코일 제어 신호(VP)가 게이트-온 전압인 기간(t3~t5)에 턴-온되어 제1 전원 전압(VDD)을 제2 노드(Nv)를 통해 제2 코일(VC)로 인가할 수 있다. 제2 풀다운 트랜지스터(Tvn)는 모터 컨트롤러(500)로부터 공급되는 제2-2 코일 제어 신호(VN)가 게이트-온 전압인 기간(t6, t1, t2)에 턴-온되어 제2 전원 전압(VSS)을 제2 노드(Nv)를 통해 제2 코일(VC)로 인가할 수 있다.
한편, 모터 컨트롤러(500)로부터 공급되는 제2-1 및 제2-2 코일 제어 신호(VP, VN)가 모두 게이트-오프 전압일 때 제2 풀업 트랜지스터(Tvp) 및 제2 풀다운 트랜지스터(Tvn)가 모두 턴-오프되어 제2 노드(Nv) 및 제2 코일(VC)은 플로팅 상태가 될 수 있다.
인버터(300)는 센서리스 BLDC 모터(200)의 제3 코일(WC)을 구동하는 제3 구동부를 포함하고, 제3 구동부는 제1 전원 전압(VDD)의 공급 라인과 제2 전원 전압(VSS)의 공급 라인 사이에 직렬 접속된 제3 풀업 트랜지스터(Twp) 및 제3 풀다운 트랜지스터(Twn)를 포함할 수 있다. 제3 풀업 트랜지스터(Twp) 및 제3 풀다운 트랜지스터(Twn) 사이의 접속 노드는 제3 노드(Nw)를 통해 제3 코일(WC)과 접속될 수 있다.
제3 풀업 트랜지스터(Twp)는 모터 컨트롤러(500)로부터 공급되는 제3-1 코일 제어 신호(WP)가 게이트-온 전압인 기간(t5, t6, t1)에 턴-온되어 제1 전원 전압(VDD)을 제3 노드(Nw)를 통해 제3 코일(WC)로 인가할 수 있다. 제3 풀다운 트랜지스터(Twn)는 모터 컨트롤러(500)로부터 공급되는 제3-2 코일 제어 신호(WN)가 게이트-온 전압인 기간(t2~t4)에 턴-온되어 제2 전원 전압(VSS)을 제3 노드(Nw)를 통해 제3 코일(WC)로 인가할 수 있다.
한편, 모터 컨트롤러(500)로부터 공급되는 제3-1 및 제3-2 코일 제어 신호(WP, WN)가 모두 게이트-오프 전압일 때 제3 풀업 트랜지스터(Twp) 및 제3 풀다운 트랜지스터(Twn)가 모두 턴-오프되어 제3 노드(Nw) 및 제3 코일(WC)은 플로팅 상태가 될 수 있다.
모터 컨트롤러(500)는 코일 제어 신호들(UP, UN, VP, VN, WP, WN)의 PWM 듀티(Duty)를 조절함으로써 BLDC 모터(200)의 속도를 조절할 수 있다. 모터 컨트롤러(500)는 인버터(300)로부터 제1 내지 제3 노드(Nu, Nv, Nw)를 통해 3상 코일(UC, VC, WC)의 전류(U, V, W)를 피드백 받아 센서리스 BLDC 모터(200)의 구동 속도를 모니터링하면서 BLDC 모터(200)의 속도를 조절할 수 있다
모터 컨트롤러(500)는 리드 앵글 제어를 통해 BLDC 모터(200)의 속도를 미세하게 조절할 수 있다. 모터 컨트롤러(500)는 속도에 따라 리드 앵글을 조절할 수 있다.
모터 컨트롤러(500)는 BLDC 모터(200)의 전류를 측정하여 리드 앵글을 최적의 리드 앵글로 조절할 수 있다. 모터 컨트롤러(500)는 BLDC 모터(200)로부터 측정된 리드 앵글 조절 이전의 제1 전류와, 리드 앵글 조절 이후의 제2 전류를 비교하여 최적 리드 앵글 여부를 판단할 수 있다. 모터 컨트롤러(500)는 제1 및 제2 전류 차이가 발생한 경우 리드 앵글을 검출하여 및 보상할 수 있다.
모터 컨트롤러(500)는 3상 코일(UC, VC, WC)의 전류(U, V, W) 중 어느 하나의 특정 전류를 이용하여 센서리스 BLDC 모터(200)에서 발생하는 역기전력(Back-Electro Motive Force: BEMF)과 전류의 위상이 동기하도록 리드 앵글을 제어할 수 있다. 센서리스 BLDC 모터(200)의 역기전력과 전류의 위상이 동기할 때 소비 전류가 감소하여 구동 효율을 높일 수 있다.
모터 컨트롤러(500)는 3상 코일(UC, VC, WC) 중 어느 하나의 특정 코일을 플로팅시키고 플로팅된 코일의 피드백 신호를 이용하여, 역기전력의 제로 크로싱(zero crossing) 시점(θbemf)과 전류의 제로 시점(θcurrent)을 간의 리드 앵글 오차(θer), 즉 위상차를 검출할 수 있다. 모터 컨트롤러(500)는 검출된 리드 앵글 오차(θer)를 보상하기 위한 리드 앵글 보상값(θcom)을 산출하고, 산출된 리드 앵글 보상값(θcom)을 적용하여 리드 앵글 제어 신호(θcon)를 생성할 수 있다. 모터 컨트롤러(500)는 리드 앵글 제어 신호(θcon)를 이용하여 코일 제어 신호들(UP, UN, VP, VN, WP, WN)의 리드 앵글을 조절함으로써 리드 앵글 조절 시간을 단축할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 컨트롤러에서 리드 앵글 제어에 관련된 구성을 나타낸 블록도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 앵글 컨트롤러의 구성을 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 앵글 검출 및 보상 방법을 나타낸 신호 파형도이다.
도 3을 참조하면, 모터 컨트롤러(500)는 리드 앵글 제어를 위하여 검출부(510), 리드 앵글 컨트롤러(520), 인버터 컨트롤러(530)를 포함할 수 있다.
인버터 컨트롤러(530)는 코일 제어 신호들(UP, UN, VP, VN, WP, WN) 중 특정 코일의 제어 신호를 모두 게이트-오프 전압으로 오프시킴으로써, 3상 코일(UC, VC, WC) 중 특정 코일을 플로팅시킬 수 있다.
예를 들면, 인버터 컨트롤러(530)는 제1-1 및 제1-2 코일 제어 신호(UP, UN)를 모두 오프시킴으로써 도 5와 같이 U상 코일의 제1 노드(Nu)의 구동 전압(Vu)이 플로팅되는 플로팅 구간(FT)을 삽입할 수 있다.
검출부(510)는 플로팅된 특정 코일의 피드백 신호로부터 특정 코일의 역기전력(BEMF)을 검출할 수 있고, 역기전력의 제로 크로싱(zero crossing) 시점(θbemf)과, 전류의 제로 시점(θcurrent)을 검출할 수 있다.
도 5를 참조하면, U상 코일의 구동 전압(Vu)이 플로팅되는 구간(FT)에서 특정 코일의 역기전력(BEMF)과 전류가 가변함으로써 역기전력(BEMF)이 제로가 되는 역기전력의 제로 크로싱 시점(θbemf)과, 전류가 제로가 되는 전류 제로 시점(θcurrent)을 검출할 수 있다.
리드 앵글 컨트롤러(520)는 검출부(510)에서 검출된 제로 크로싱(zero crossing) 시점(θbemf)과, 전류의 제로 시점(θcurrent) 간의 리드 앵글 오차인 위상차(θer)를 검출하고, 검출된 리드 앵글 오차(θer)에 비례-적분(Proportional-Integral; P1) 제어 알고리즘을 적용하여 리드 앵글 보상값(θcom)을 산출하고, 산출된 리드 앵글 보상값(θcom)을 적용하여 리드 앵글 제어 신호(θcon)를 생성할 수 있다. 리드 앵글 컨트롤러(520)는 생성된 리드 앵글 제어 신호(θcon)를 인버터 컨트롤러(530)로 출력할 수 있다.
인버터 컨트롤러(530)는 리드 앵글 제어 신호(θcon)를 이용하여 코일 제어 신호들(UP, UN, VP, VN, WP, WN)의 리드 앵글을 조절함으로써 역기전력과 전류 위상이 동기하도록 최적의 리드 앵글로 제어할 수 있고 리드 앵글 조절 시간을 단축할 수 있다.
도 4를 참조하면, 리드 앵글 컨트롤러(520)는 비교기(522), PI 컨트롤러(524), 제어 신호 생성부(526)를 포함할 수 있다.
비교기(522)는 검출부(510)로부터 공급되는 제로 크로싱(zero crossing) 시점(
Figure pat00001
bemf)과, 전류의 제로 시점(θcurrent)를 비교하여 위상차(θer)를 검출하고 검출된 리드 앵글 오차(θer)를 PI 컨트롤러(524)로 출력할 수 있다.
PI 컨트롤러(524)는 검출된 리드 앵글 오차(θer)에 비례-적분(Proportional-Integral; P1) 제어 알고리즘을 적용하여 리드 앵글 보상값(θcom)을 산출할 수 있다. PI 컨트롤러(524)는 리드 앵글 오차(θer)를 증폭 및 적분하여 리드 앵글 보상값(θcom)을 산출하고, 산출된 리드 앵글 보상값(θcom)을 제어 신호 생성부(526)로 출력할 수 있다.
제어 신호 생성부(526)는 리드 앵글 보상값(θcom)을 적용하여 리드 앵글 제어 신호(θcon)를 생성하고, 리드 앵글 제어 신호(θcon)를 인버터 컨트롤러(530)로 출력할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서리스 BLDC 모터의 리드 앵글 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6의 센서리스 BLDC 모터의 리드 앵글 제어 방법은 도 1에 도시된 모터 컨트롤러9500)에 의해 수행된다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 모터 컨트롤러(500)는 BLDC 모터(200)의 속도를 일정 속도까지 조절하고 BLDC 모터(200)의 속도를 모니터링하여 등속도 상태인지를 판단할 수 있다(S602).
모터 컨트롤러(500)는 BLDC 모터(200)의 속도가 등속도 상태이면(S602, Yes), 모터 컨트롤러(500)의 제1 전류를 측정할 수 있다(S604).
모터 컨트롤러(500)는 코일 제어 신호들(UP, UN, VP, VN, WP, WN)의 리드 앵글을 조절하여 리드 앵글을 증가시키거나 감소시킬 수 있다(S606).
모터 컨트롤러(500)는 리드 앵글 조절 후 모터 컨트롤러(500)의 제2 전류를 측정할 수 있다(S608).
모터 컨트롤러(500)는 제1 전류와 제2 전류를 비교하여 모터 전류에 차이가 있는지를 판단할 수 있다(S610).
모터 컨트롤러(500)는 제1 전류와 제2 전류 간의 차이가 발생한 경우(S610, YES), 3상 코일(UC, VC, WC) 중 특정 코일을 순간적으로 플로팅시킬 수 있다(S612). 모터 컨트롤러(500)는 특정 코일의 제어 신호를 모두 오프시킴으로써 특정 코일의 구동 전압을 플로팅시킬 수 있다.
모터 컨트롤러(500)는 플로팅된 코일의 피드백 신호를 이용하여, 역기전력의 제로 크로싱(zero crossing) 시점(θbemf)과 전류의 제로 시점(θcurrent)을 간의 리드 앵글 오차(θer)를 검출할 수 있다(S614).
모터 컨트롤러(500)는 검출된 리드 앵글 오차(θer)에 비례-적분(Proportional-Integral; P1) 제어 알고리즘을 적용하여 리드 앵글 보상값(θcom)을 산출하고, 산출된 리드 앵글 보상값(θcom)을 적용하여 리드 앵글 제어 신호(θcon)를 생성할 수 있다. 모터 컨트롤러(500)는 리드 앵글 제어 신호(θcon)를 이용하여 코일 제어 신호들(UP, UN, VP, VN, WP, WN)의 리드 앵글을 조절할 수 있다(S616).
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터 구동 장치 및 방법은 리드 앵글을 조절시 특정 코일의 구동 기간에 플로팅 기간을 삽입하여 역기전력 및 전류 간의 리드 앵글 오차를 검출하고 검출된 오차를 보상하도록 리드 앵글을 제어함으로써 최적 리드 앵글에 도달하는 시간을 단축하고 전력 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: BLDC 모터 구동 장치 200: 센서리스 BLDC 모터
300: 인버터 400: 전원부
500: 모터 컨트롤러 510: 검출부
520: 리드 앵글 컨트롤러 530: 인버터 컨트롤러
522: 비교기 524: PI 컨트롤러
526: 제어 신호 생성부

Claims (12)

  1. 제1 코일, 제2 코일, 제3 코일을 포함하는 BLDC 모터;
    제1 내지 제3 코일 제어 신호를 생성하는 모터 컨트롤러;
    상기 제1 내지 제3 코일 제어 신호에 응답하여, 상기 제1 내지 제3 코일 각각에 제1 전원 전압과 제2 전원 전압을 이용한 구동 전압을 공급하는 인버터를 포함하고,
    상기 모터 컨트롤러는
    상기 인버터를 제어하여 상기 제1 내지 제3 코일 중 특정 코일을 플로팅시키고, 플로팅된 특정 코일의 피드백 신호를 이용하여 역기전력과 전류 간의 리드 앵글 오차를 검출하고, 검출된 리드 앵글 오차를 보상하기 위한 리드 앵글 제어 신호를 생성하여 상기 제1 내지 제3 코일 제어 신호의 리드 앵글을 제어하는 BLDC 모터 구동 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 모터 컨트롤러는
    등속도 상태의 상기 BLDC 모터로부터 측정된 제1 전류와, 특정 리드 앵글이 조절된 상기 BLDC 모터로부터 측정된 제2 전류를 비교하여, 상기 제1 전류와 상기 제2 전류 간의 전류 차이가 발생하는 경우, 상기 리드 앵글을 제어하는 BLDC 모터 구동 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 모터 컨트롤러는
    상기 특정 코일의 플로팅 구간에서, 상기 플로팅된 특정 코일의 피드백 신호로부터 역기전력의 제로 크로싱 시점과 전류 제로 크로싱 시점을 검출하는 검출부;
    상기 제로 크로싱 시점과 상기 전류 제로 크로싱 시점과의 리드 앵글 오차를 검출하고, 검출된 리드 앵글 오차를 보상하기 위한 상기 리드 앵글 제어 신호를 생성하는 리드 앵글 컨트롤러; 및
    상기 리드 앵글 제어 신호에 따라 상기 제1 내지 제3 코일 제어 신호의 리드 앵글을 제어하는 인버터 컨트롤러를 포함하는 BLDC 모터 구동 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 리드 앵글 컨트롤러는
    상기 제로 크로싱 시점과 상기 전류 제로 크로싱 시점을 비교하여 상기 리드 앵글 오차를 검출하는 비교기'
    상기 리드 앵글 오차에 비례-적분 제어 알고리즘을 적용하여 리드 앵글 보상값을 산출하는 비례-적분 컨트롤러; 및
    상기 리드 앵글 보상값을 이용하여 상기 리드 앵글 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부를 구비하는 BLDC 모터 구동 장치.
  5. 3상 BLDC 모터를 구동하는 인버터를 제어하여 상기 3상 코일 중 특정 코일을 플로팅시키고, 플로팅된 특정 코일의 피드백 신호를 이용하여 역기전력과 전류 간의 리드 앵글 오차를 검출하고, 검출된 리드 앵글 오차를 보상하기 위한 리드 앵글 제어 신호를 생성하여 상기 인버터를 제어하는 신호의 리드 앵글을 제어하는 BLDC 모터 컨트롤러.
  6. 청구항 5에 있어서,
    등속도 상태의 상기 BLDC 모터로부터 측정된 제1 전류와, 특정 리드 앵글이 조절된 상기 BLDC 모터로부터 측정된 제2 전류를 비교하여, 상기 제1 전류와 상기 제2 전류 간의 전류 차이가 발생하는 경우, 상기 리드 앵글을 제어하는 BLDC 모터 컨트롤러.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 특정 코일의 플로팅 구간에서, 상기 플로팅된 특정 코일의 피드백 신호로부터 역기전력의 제로 크로싱 시점과 전류 제로 크로싱 시점을 검출하는 검출부;
    상기 제로 크로싱 시점과 상기 전류 제로 크로싱 시점과의 리드 앵글 오차를 검출하고, 검출된 리드 앵글 오차를 보상하기 위한 상기 리드 앵글 제어 신호를 생성하는 리드 앵글 컨트롤러; 및
    상기 리드 앵글 제어 신호에 따라 상기 제1 내지 제3 코일 제어 신호의 리드 앵글을 제어하는 인버터 컨트롤러를 포함하는 BLDC 모터 컨트롤러.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 리드 앵글 컨트롤러는
    상기 제로 크로싱 시점과 상기 전류 제로 크로싱 시점을 비교하여 상기 리드 앵글 오차를 검출하는 비교기'
    상기 리드 앵글 오차에 비례-적분 제어 알고리즘을 적용하여 리드 앵글 보상값을 산출하는 비례-적분 컨트롤러; 및
    상기 리드 앵글 보상값을 이용하여 상기 리드 앵글 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부를 구비하는 BLDC 모터 컨트롤러.
  9. 3상 BLDC 모터를 구동하는 인버터를 제어하여 상기 3상 코일 중 특정 코일을 플로팅시키는 단계;
    상기 플로팅된 특정 코일의 피드백 신호를 이용하여 역기전력과 전류 간의 리드 앵글 오차를 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 리드 앵글 오차를 보상하기 위한 리드 앵글 제어 신호를 생성하여 상기 인버터를 제어하는 신호의 리드 앵글을 제어하는 단계를 포함하는 BLDC 모터의 리드 앵글 제어 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    등속도 상태의 상기 BLDC 모터로부터 측정된 제1 전류와, 특정 리드 앵글이 조절된 상기 BLDC 모터로부터 측정된 제2 전류를 비교하는 단계를 추가로 포함하고,
    상기 제1 전류와 상기 제2 전류 간의 전류 차이가 발생하는 경우, 상기 특정 코일을 플로팅시키는 단계로 진행하는 BLDC 모터의 리드 앵글 제어 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 리드 앵글 오차를 검출하는 단계는
    상기 특정 코일의 플로팅 구간에서, 상기 플로팅된 특정 코일의 피드백 신호로부터 역기전력의 제로 크로싱 시점과 전류 제로 크로싱 시점을 검출하는 단계; 및
    상기 제로 크로싱 시점과 상기 전류 제로 크로싱 시점과의 리드 앵글 오차를 검출하는 단계를 포함하는 BLDC 모터의 리드 앵글 제어 방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 리드 앵글을 제어하는 단계는
    상기 리드 앵글 오차에 비례-적분 제어 알고리즘을 적용하여 리드 앵글 보상값을 산출하는 단계; 및
    상기 리드 앵글 보상값을 이용하여 상기 리드 앵글 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하는 BLDC 모터의 리드 앵글 제어 방법.
KR1020210194621A 2021-12-31 2021-12-31 모터 구동 장치 및 모터의 리드 앵글 제어 방법 KR20230103619A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210194621A KR20230103619A (ko) 2021-12-31 2021-12-31 모터 구동 장치 및 모터의 리드 앵글 제어 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210194621A KR20230103619A (ko) 2021-12-31 2021-12-31 모터 구동 장치 및 모터의 리드 앵글 제어 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230103619A true KR20230103619A (ko) 2023-07-07

Family

ID=87154686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210194621A KR20230103619A (ko) 2021-12-31 2021-12-31 모터 구동 장치 및 모터의 리드 앵글 제어 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230103619A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9998059B2 (en) Motor driving apparatus
KR100966879B1 (ko) 브러시리스 직류 모터의 제어 장치 및 방법
JP5712124B2 (ja) 風力発電の励磁同期発電システム及びその制御方法
Kumar et al. A modified torque ripple minimization technique for bldc motor drive using synthesized current phase compensation
JP6475182B2 (ja) モータ駆動制御装置
US9742327B2 (en) Motor drive controller
KR101694216B1 (ko) 전동기 구동 모듈 및 브러쉬리스 전동기 시스템
JP4352860B2 (ja) 電動機の制御装置
KR20230103619A (ko) 모터 구동 장치 및 모터의 리드 앵글 제어 방법
JP3515047B2 (ja) Ｄｃブラシレスモータ装置
US20240072693A1 (en) Motor driver, motor drive system, and method of driving motor
KR20230103622A (ko) 모터 드라이버, 모터 구동 시스템 및 그의 락 검출 방법
WO2020121368A1 (ja) モータ駆動装置及びモータ駆動方法
KR20230103620A (ko) 모터 드라이버, 모터 구동 시스템 및 모터 구동 방법
US11863110B2 (en) Motor driver and method of driving motor
EP4333291A1 (en) Motor driver, motor drive system, and method of driving motor
US20240291417A1 (en) Inverter control device and inverter control method
KR20230103621A (ko) 모터 드라이버 및 모터 구동 시스템
KR102477131B1 (ko) 원거리 입력전원선을 가지는 브러시리스 모터의 보상형 전원공급 제어장치
KR101466341B1 (ko) 모터 제어 장치 및 방법
KR20240021567A (ko) 모터 드라이버 및 모터 구동 방법
CN110620459B (zh) 用于操作bldc电动机的驱动电路
KR20090008944A (ko) 무정류자 직류 모터용 구동 장치 및 방법
KR20240077417A (ko) 모터 구동 장치, 그 제어 방법, 및 모터에 의하여 구동되는 전자 기기
JP2003033043A (ja) インバータ装置