KR940005282Y1 - 센서리스 모터 구동장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

센서리스 모터 구동장치

제1도는 이 고안에 따른 센서리스 모터 구동장치를 나타낸 블럭도.

제2도는 이 고안에 따른 동작 파형도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 전압제어 발진부 20 : 3상 로직부

30 : 파워부 40 : 펄스 발생부

50 : 비교부 60 : 모터

이 고안은 위치 센서가 없는 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 위치센서가 없는 모터에서 부하 변동에 따라 발생할 수 있는 위상 오차를 검출하여 최소화시키는 센서리스(Sensorless) 모터 구동장치에 관한 것이다.

현재 제품들이 경박단소화됨에 따라 모터도 소형화되면서 위치 센서를 제거한 센서리스 구동 방식이 주류를 이루고 있다.

따라서, 현재의 센서리스 모터 구동방식으로는 필터를 이용하여 역기전력을 90°위상지연시켜 이 신호를 모터의 위치 검출신호로서 처리하여 각상 구동 코일에 통전지령을 내려 모터를 구동시키는 방법이 이용되고 있다.

그러나, 상기의 방법은 적분 필터용의 콘덴서가 필요하고, 스위칭 직후 발생하는 스파아크에 의해 유기전압이 불안하여 구동 코일의 최적 스위칭이 곤란하게 되며, 부하나 전원전압의 변동에 대하여 영향을 받아 제어상태에서 벗어나기 쉬운 문제점이 있었다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 많은 부품을 사용하여 보상회로를 추가하고 있지만 특성상 모터의 구동이 불안하게 되는 문제점이 있었다,

이 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이 고안의 목적은 부하 변동등 어떤 요인에 의해 최적 스위칭에서 벗어난 위상 오차를 검출하여 전압 제어 발진기(Voltage Controlled Oscillator; VCO)로 하여금 위상 에러를 최소화하도록 하는 센서리스 모터 구동 장치를 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 이 고안의 특징은, 모터가 회전하면서 발생하는 역기전력을 이용하여 모터를 구동시키는 센서리스 모터에 있어서, 위상 오차가 제로가 되도록 위상 발진하는 전압 제어발진부와, 상기 전압 제어 발진부의 출력측에 연결되어 상기전압 제어발진부의 출력에 따라 스위칭 타임을 조정하여 위상 오차가 제로인 점에서스위칭하도록 제어하는 3상 로직부와, 상기 3상 로직부의 출력측에 연결되어 전력을 공급하는 파워부와, 상기 전압 제어 발진부의 출력측에 연결되어 상기 전압 제어 발진부의 출력신호에 동기하여 역기전력을 비교 검출하는 부분을 지정하는 펄스를 발생시키는 펄스 발생부와, 상기 펄스 발생부의 출력측에 연결되어 상기 모터가 회전하면서 발생하는 역기전력 신호와 상기 모터 커먼에서 나오는 신호를 비교하여 위상 오차를 검출한후 상기 전압 제어 발진부에 인가하는 비교부로, 이루어지는 센서리스 모터 구동장치에 있다.

이하, 이 고안에 따른 실시예를 첨부도면에 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 이 고안에 따른 센서리스 모터 구동장치를 나타낸 블럭도로서, 제어전압으로 발진 주파수를 변화시킬 수 있는 전압 제어발진부(10)의 출력측에는 모터(60)를 구동시키기 위한 3상 로직부(20)와 상기 전압 제어 발진부(10)의 발진 출력을 제공하는 펄스 발생부(40)가 연결된다. 그리고, 상기 3상 로직부(20)의 출력측에는 모터(60)에 전력을 공급하는 파워부(30)와 상기 펄스 발생부(40)가 연결된다. 그리고, 상기 파워부(30)의 출력측에는 상기 모터(60)의 각 상이 연결된다. 한편, 상기 펄스 발생부(40)와 상기 파워부(30)와 상기 모터(60)의 커먼(common) 단이 입력측에 연결된 비교부(50)는 상기 모터(60)의 커먼에서 나오는 신호(F)와 각상 구동시 발생되는 역기전력 신호(E)를 비교하여 상기 전압 제어 발진부(10)에 제공하도록 구성된다.

이때, 상기 모터(60)는 3상 모터로 이루어진다.

제2도는 이 고안에 따른 동작 상태를 나타낸 파형도로서, (G)는 상기 모터(60)의 커먼에서 나오는 신호(F)와 각상 구동시 발생되는 역기전력 신호(E)와의 관계를 나타낸 것이고 (DH), (DL)은 상기 3상 로직부(20)의 출력상태를 나타낸 것이고, (A1), (A2)는 상기 전압 제어 발진부(10)가 상기 펄스 발생부(40)에 제공하는 신호를 나타낸 것이고, (B)는 상기 펄스 발생부(40)의 출력 상태를 나타낸 것이고, (C)는 상기 비교부(50)의 출력 상태를 나타낸 것이다.

이와같이 구성된 이 고안에서 제어전압으로 발진 주파수를 변화시킬 수 있는 전압 제어 발진부(10)에는 모터(60)의 최적 동작시의 위상이 설정되어 있으며, 위상 오차 검출을 위하여 제2도 (A1), (A2)와 같은 신호를 펄스 발생부(40)에 인가한다. 그러면, 상기 펄스 발생부(40)에서는 상기 제2도의 (A2)신호에 동기하여 역기전력을 비교 검출하는 부분을 지정하는 상기 제2도의 (B)와 같은 펄스를 발생시켜 비교부(50)에 인가한다. 이때, 상기 비교부(50)에서는 상기 모터(60)의 커먼에서 나오는 신호(F)와 각상 구동시 발생되는 역기전력 신호(E)와를 비교하여 위상 오차를 검출한다.

즉, 상기 제2도의 (B)신호를 기준으로 하여 상기 제2도의 (a)에서는 듀티 50%의 신호가 출력하는 경우를 보여주고 있고, (b)에서는 위상이 빠른 경우를 보여주고 있으며, (c) 에서는 위상이 늦은 경우를 보여주고 있다.

따라서, 제2(b)도에서처럼 위상이 빠르면 듀티는 줄어들고 이때, 제2도 (B)신호내의 (A2)신호의 라이징 에지를 기준으로 듀티까지의 시간이 위상 오차가 된다(θ>0인 경우).

한편, 제2(c)도에서처럼 위상이 늦으면 듀티는 커지고 제2도 (A2)신호의 라이징 에지까지의 시간이 위상 오차가 된다(θ<0인 경우).

그러므로, 상기 비교부(50)는 상기 제2(a)도, 제2(b)도, 제2(c)도와 같은 위상 오차를 검출하여 상기 전압 제어 발진부(10)에 인가하고, 상기 저압 제어 발진부(10)에서는 위상 오차가 제로가 되도록 위상 발진하여 상기 3상 로직부(20)에 인가한다. 상기 3상 로직부(20)에서는 상기 제2도의 (DH), (DL)의 스위칭 타임을 조정하여 상기 제2(a)도에서처럼 위상 오차가 0인 점에서 스위칭하도록 자동 제어하여 부하 변동에 의해 일정한 특성을 갖는 정밀 모터 제어를 얻을 수 있도록 한다.

이상에서와 같이 이 고안은 센서리스 모터에서 모터가 회전하면서 발생하는 역기전력을 이용하여 모터를 구동시키고, 모터가 구동하면서 발생되는 위상 오차를 검출하여 전압 제어 발진기로 하여금 위상 오차를 제로화 시키도록 하여 모터를 구동하는 방식은 종래와 동일하면서 일정한 부하특성을 얻을 수 있어 정밀 모터 제어에 이용가능한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 모터가 회전하면서 발생하는 역기전력을 이용하여 모터를 구동시키는 센서리스 모터에 있어서, 위상 오차가 제로가 되도록 위상 발진하는 전압 제어 발진부(10)와, 상기 전압 제어 발진부(10)의 출력측에 연결되어 상기 전압 제어발진부(10)의 출력에 따라 스위칭 타임을 조정하여 위상 오차가 제로인 점에서 스위칭하도록 제어하는 3상 로직부(20)와, 상기 3상 로직부(20)의 출력측에 연결되어 전력을 공급하는 파워부(30)와, 상기 전압 제어 발진부(10)의 출력측에 연결되어 상기 전압 제어 발진부(10)의 출력신호(A2)에 동기하여 역기전력을 비교 검출하는 부분을 지정하는 펄스를 발생시키는 펄스 발생부(40)와, 상기 펄스 발생부(40)의 출력측에 연결되어 상기 모터가 회전하면서 발생시키는 역기전력 신호(E)와 상기 모터(60)의 커먼에서 나오는 신호(F)를 비교하여 위상 오차를 검출한 후 상기 전압 제어 발진부(10)에 인가하는 비교부(50)로, 이루어지는 센서리스 모터 구동장치.