KR940009211B1 - 무브러시모우터의 구동방법 및 구동장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

무브러시모우터의 구동방법 및 구동장치

[도면의 간단한 설명]

제1도는 종래의 무브러시모우터의 구동장치의 회전수듀티의 관계도.

제2도는 제1, 제2의 실시예에 의한 무브러시모우터의 구동장치의 블록도.

제3도는 동 무브러시모우터의 구동장치의 회로도.

제4도는 동 실시예의 동작을 설명하는 순서도.

제5도는 본 발명의 제1의 실시예에 의한 회전수듀티의 관계도.

제6도는 본 발명의 제2실시예에 의한 회전수듀티의 관계도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 직류전원 2 : 반도체스위칭소자군

3 : 무브러쉬모우터 4 : 전기자권선

5 : 자석회전자 6 : 위치검출회로

61~63 : 필터 64 : 비교기군

7 : 마이크로컴퓨터 8 : 펄스폭변조회로

9 : 회전속도지시용 볼륨

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은 무브러시모우터에 관한 것으로서, 특히 전기자권선에 유기되는 유기전압에 의해서 자석회전자와 전기자권선과의 상대적 위치를 검출하고, 부하에 대응하면서 신속하게 회전속도의 변경을 행하기 위한 무브러시모우터의 구동방법 및 구동장치에 관한 것이다.

[배경기술]

통상적으로 무브러시모우터에는, 그 회전자가 자극위치를 검출하기 위한 검출기가 필요하나, 예를들면 이 무브러시모우터를 공조기의 콤프레서에 사용하는 경우, 고온조건과 고압조건하에서 상기 검출기의 신뢰성을 보증할 수 없기 때문에, 이들의 검출기를 사용할 수 없다. 따라서 이와 같은 응용에 있어서는, 자극위치검출기를 사용하지 않고, 전기자권선에 유기되는 전압신호를 검출하고, 검출된 전압신호에 의거해서 모우터의 전류(轉流)신호를 생성하는 방법이 사용되고 있다. 그리고 상기 전류신호에 의거해서 회전속도를 검출하고, 제1도에 표시한 바와 같이 부하변동에 대응하기 위하여 항상 피이드백제어를 행하면서 모우터의 구동을 행하고 있다.

그러나, 예를들면 공조기의 콤프레서구동용과 같은 대형의 무브러시모우터의 경우, 실내외의 공조조건에 의해 회전속도를 빈번하게 변경할 필요가 발생한다. 통상적으로 이와 같은 응용에 있어서는 전원전압은 일정하게 해두고, 전압신호펄스의 듀티를 제어함으로서 전압을 제어하는 이른바 펄스폭변조를 사용한다.

따라서 종래예에 표시한 바와 같은 구동방법을 사용하면 회전속도변경에 시간이 걸리게 되어, 긴급을 요하는 보호제어의 효과가 없어진다고 하는 과제를 가지고 있었다.

[발명의 개시]

그래서 본 발명은, 중성점비접지로 결선된 3상 전기자권선과, 직류전원과, 상기 전기자권선으로의 전류를 통전, 차단하는 반도체스위칭소자군과, 자석회전자를 가진 무브러시모우터와, 회전속도명령수단과, 상기 전기자권선에 유기되는 전압신호에 의해서 상기 전기자권선과 상기 자석회전자의 상대적 위치를 검출하는 위치검출수단과, 상기 위치검출수단의 출력신호를 사용해서 상기 스위칭소자군의 구동신호를 생성하는 구동신호발생수단과, 상기 위치검출수단의 출력신호를 사용해서 회전속도를 판단하고 상기 회전속도명령수단으로부터 지시되는 회전속도와의 비교를 행하는 회전속도비교수단과, 듀티명령수단과, 상기 구동신호발생수단의 출력신호의 펄스폭을 상기 듀티명령수단의 명령에 의거해서 변조하는 펄스폭변조수단으로 구성되는 무브러시모우터의 구동장치에 있어서, 회전속도변경시에는 소정의 회전수 듀티곡선에 의거해서 듀티를 변경하는 피이드백제어를 행하고, 회전속도 안정시에는 상기 전압신호를 변환해서 얻게 되는 신호에 의거해서 듀티를 변경하는 피이드백제어를 행하도록 한 것이다.

또, 소정의 회전수 듀티곡선의 경사를 저회전시와 고회전시에는 변경하도록 한 것이다.

회전속도 변경시에 있어서, 회전속도 안정시의 피이드백제어에 의해 얻게된 듀티와 소정의 회전수듀티 곡선으로부터 얻게 되는 듀티와의 차이분을 가산하면서 소정의 회전수듀티곡선에 의거한 듀티를 채용한다. 이때 채용하는 듀티는 임의의 속도로 차례차례 변경된다. 이렇게 함으로서, 부하에 대응하면서 평활하고 신속한 회전속도의 변경을 가능하게 하는 무브러시모우터의 구동을 실현하게 된다.

또, 소정의 회전수듀티곡선의 경사를 저회전시와 고회전시에 변경함으로서, 저회전시의 인가전압이 높아지고, 저회전으로의 이행시나 저전원전압사이에는 인가전압의 언더슈우트(undershoot)에 의한 탈조현상을 방지할 수 있다.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

이하, 본 발명의 제1의 실시예에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

제2도는 본 발명의 제1의 실시예에 의한 무브러시모우터의 구동장치의 블록도이다. 제2도에 있어서, (101)은 직류전원, (102)는 반도체스위칭소자군으로서, 6개의 트랜지스터(Q1)~(Q6)와 각각 역병렬 접속된 6개의 다이오드로 이루어진다. (103)은 무브러시모우터로서, 3상 결선된 전기자권선(104)과 자석회전자(105)로 이루어진다. (106)은 위치검출수단, (107)은 구동신호발생수단, (108)은 펄스폭변조수단, (109)는 회전속도명령수단, (110)은 회전속도비교수단, (111)은 듀티명령수단이다.

이상의 구성에 의해서, 전기자권선(104)에 발생하는 유기전압으로부터 위치검출수단(106)에서 자석회전자(105)의 자극위치를 검출하고, 검출된 신호를 구동신호발생수단(107)에 전송하고, 펄스폭변조수단(108)에서 펄스폭을 변조하여 반도체스위칭소자군(102)의 트랜지스터를 구동하여, 무브러시모우터(103)을 제어하는 것이다.

제3도는, 본 발명의 제1의 실시예에 의한 무브러시모우터의 구동장치의 회로도이다.

동도면에 있어서, (1)은 직류전원, (2)는 반도체스위칭소자군으로서, 6개의 트랜지스터(Q1)~(Q6)와 각각 역병렬접속된 6개의 다이오드로 이루어진다. (3)은 무브러시모우터로서, 3상 결선된 전기자권선(4)과 자석회전자(5)로 이루어진다. (6)은 위치검출회로로서, 3개의 필터(61)~(63)와 비교기군(64)으로 이루어진다. (7)은 마이크로컴퓨터, (8)은 펄스폭변조회로, (9)는 회전속도지시용 볼륨이다. 상기 비교기군(64)은 상기 마이크로컴퓨터(7)의 입력포트(IN0)~(IN2)와 접속되어 있다.

상기 마이크로컴퓨터(7)의 출력포트(U), (V), (Q), (X), (Y), (Z)로부터는 구동신호가 출력되어, 출력포트(U)~(V)는 상기 펄스폭변조회로(8)에 접속되어 있다. 출력포트(X)~(Z)는 상기 반도체스위칭소자군(2)의 트랜지스터(Q4)~(Q6)에 접속하고 있다. 또, 상기 마이크로컴퓨터(7)의 출력포트(PWM)로부터는 듀티신호가 출력되어, 상기 펄스폭변조회로(8)에 접속되어 있다. 상기 펄스폭변조회로(8)의 출력은 상기 반도체스위칭소자군(2)의 트랜지스터(Q1)~(Q3)에 접속하고 있다.

제4도는, 마이크로컴퓨터(7)의 소프트웨어를 표시한 순서도이다. 제5도는 회전수 듀티차트이고, 절선부분은 피이드백제어를 표시하고 있다.

제4도 및 제5도를 참조하면서 본 발명의 제1실시예의 동작을 설명한다.

먼저, 스텝 A에서, 입력포트(IN3)의 입력전압레벨에 따른 목표회전수가 확립된다. 스텝 B에서, 목표회전속도와 지시회전속도와의 비교를 행하여, 일치하는 경우에는 스텝 F로 진행하고, 상위한 경우, 스텝 C로 진행한다. 스텝 C에서, 목표회전속도와 지시회전속도와의 비교를 행하여, 목표회전속도가 지시회전속도를 상화하고 있으면 스텝 E로 진행하고, 목표회전속도가 지시회전속도보다 하회하고 있으면 스텝 D로 진행한다. 스텝 D에서, 지시회전속도로부터 임의의 값(α)를 감한 것을 지시회전속도에 세트한다. 스텝 E에서, 지시회전속도로부터 임의의 값(α)을 가산한 것을 지시회전속도에 세트한다. 스텝 D, E에서 가감하는 값(α)을 알맞게 선택하므로서, 회전속도변경의 업다운스피이드를 최적하게 한다. 또, 스텝 D, E에서 가감하는 값(α)은 동일하다고 할 수 없다. 스텝 F에서, 목표회전속도와 지시회전속도와의 비교를 행하여, 일치하는 경우에는 스텝 I로 진행하고, 상위한 경우, 스텝 G로 진행한다. 스텝 G에서, 지시회전속도에 대응한 기본 듀티데이터를 소정의 회전수 듀티가 기록된 테이블데이터로부터 적재된다. 스텝 H에서, 기본 듀티데이터에 보정듀티데이터를 가산하여, 출력듀티데이터에 세트한다. 그리고 스텝 0으로 진행한다. 이와 같이 스텝 F, G, H, O의 동작은 회전속도변경시에 행한다. 스텝 I에서, 위치검출신호로부터 산출되는 실회전속도와 목표회전속도와 비교를 행하고, 일치하면 스텝 M로 진행하고, 다르면 스텝 J로 진행한다. 스텝 J에서, 목표회전속도와 실회전속도와의 비교를 행하여, 목표회전속도가 실회전속도를 상회하고 있으면 스텝 L로 진행하고, 목표회전속도가 실회전속도보다 하회하고 있으면 스텝 K로 진행한다. 스텝 K에서, 출력듀티데이터로부터 임의의 값(β)을 감한 것을 출력듀티데이터에 세트한다. 스텝 L에서, 출력듀티데이터에 임의의 값(β)을 가한 것을 출력듀티데이터에 세트한다. 스텝 K, L에서, 가감하는 값(β)을 알맞게 선택함으로서, 피이드백제어시의 듀티업다운스피이드를 최적하게 한다. 또한, 스텝 K, L에서 가감하는 값(β)은 동일하다고 할 수 없다. 스텝 M에서, 지시회전속도에 대응한 기본듀티데이터를 소정의 회전수듀티가 기록된 테이블데이터로부터 적재한다. 스텝 N에서, 출력듀티데이터로부터 기본듀티데이터를 감산해서 보정듀티데이터에 세트한다. 이 보정듀티데이터가 제5도의 (h1), (h2)에 상당한다. 이와 같이 스텝 I, J, K, L, M, N의 동작은 회전속도안정시에 행한다. 실회전속도에 의한 듀티의 피이드백제어를 행한다. 스텝 0에서, 출력듀티데이터에 따라서 출력포트(PWM)로부터 펄스출력을 행한다. 이후 스텝 A로 복귀하여 이상의 처리를 반복한다.

다음에, 제6도에 의해서, 본 발명의 제2의 실시예에 대해서 설명한다.

장치의 구성 및 소프트웨어는, 제1의 실시예와 동일하기 때문에 이에 대한 설명을 생략한다.

제1의 실시예에 있어서, 회전속도변경시에 베이스로 하는 회전수듀티곡선을, 제6도에 표시한 바와 같이 저회전시와 고회전시에 경사를 변경해서, 이것과 평행으로 듀티를 제어할 수 있다. 이외의 동작은 제1의 실시예와 마찬가지이다.

이상과 같은 동작에 의해서, 고회전시(가)의 부하가 가볍고 보정듀티데이터(h4)가 마이너스로 되어 있어도, 제6도에 있어서의 회전수(다)의 포인트와 같이, 모우터의 구동에 충분한 듀티를 얻을 수 있게 되어, 저부하시 또는 저전원 전압시의 인가전압의 저하를 방지하여, 무브러시모우터의 탈조현상의 발생을 없앤다.

또, 본 실시예에서는, 회전수듀티곡선의 경사를 변경하도록 하였으나, 듀티의 하한치를 제한하는 일에서도 마찬가지의 효과를 얻게 된다.

[산업상의 이용가능성]

또, 소정의 회전수듀티곡선의 경사를 저회전시와 고회전시에 변경함으로서, 저회전시의 인가전압이 높아지고, 저회전으로의 이후나 저전원전압시에 인가전압의 언더슈우트에 의한 탈조현상을 방지할 수 있는 등, 실용적으로 매우 유용하다.

Claims (4)

1. 자석회전자를 가진 무브러시모우터의 전기자권선에 유기되는 전압신호를 검출하는 단계와, 이 전압신호를 변환해서 얻게 되는 신호에 의해 상기 무브러시모우터의 전류(轉流)신호를 생성하는 단계를 포함한, 회전자자극위치검출기를 구비하지 않은, 무브러시모우터의 구동방법에 있어서, 모우터인가전압의 제어수단으로서 듀티제어를 행하고, 회전속도변경시에는 소정의 회전수듀티곡선에 의거해서 듀티를 변경하는 피이드백제어를 행하고, 회전속도안정시에는 상기 전압신호를 변경해서 얻게 되는 신호에 의거해서 듀티를 변경하는 피이드백제어를 행하는 것을 특징으로 하는 무브러시모우터의 구동방법.
2. 제1항에 있어서, 소정의 회전수듀티곡선의 경사를 저회전시의 고회전시에서 변경한 것을 특징으로 하는 무브러시모우터의 구동방법.
3. 중성점비접지로 결선된 3상 전기자권선과, 직류전원과, 상기 전기자권선으로의 전류를 통전, 차단하는 반도체스위칭소자군과, 자석회전자를 가진 무브러시모우터와, 회전속도명령수단과, 상기 전기자권선에 유기되는 전압신호에 의해서 상기 전기자권선과 상기 자석회전자의 상대적 위치를 검출하는 위치검출회로와, 상기 위치검출수단의 출력신호를 사용해서 상기 스위칭소자군의 구동신호를 생성하는 구동신호발생수단과, 상기 위치검출수단의 출력신호를 사용해서 회전속도를 판단하고 상기 회전속도명령수단으로부터 지시되는 회전속도와의 비교를 행하는 회전속도비교수단과, 듀티명령수단과, 상기 구동신호발생수단의 출력신호의 펄스폭을 상기 듀티명령수단의 명령에 의거해서 변조하는 펄스폭변조수단을 구비한 무브러시모우터의 구동장치에 있어서, 상기 듀티명령수단에서, 회전속도변경시는 소정의 회전수듀티곡선에 의거해서 듀티를 변경하는 피이브백제어를 행하고, 회전속도안정시에는 상기 전압신호를 변환해서 얻게 되는 신호에 의거해서 듀티를 변경하는 피이드백제어를 행하도록 한 것을 특징으로 하는 무브러시모우터의 구동방법.
4. 제3항에 있어서, 소정의 회전수듀티곡선의 경사를 저회전시와 고회전시에서 변경한 것을 특징으로 하는 무브러시모우터의 구동장치.