KR950015171B1 - 센서리스 에스알엠 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

센서리스 에스알엠
제1a도는 일반적인 SRM의 개략도. b도는 센서용 디스크의 개략도.
제2a 및 b도는 일반적인 SRM의 회전자 위치 검출파형도.
제3a 및 b도는 본 발명 센서리스 에스알엠의 회로도.
제4도는 본 발명이 적용되는 SRM의 개략도.
제5a 내지 c도는 회전각도에 따른 각상의 인덕턴스 변화도.
제6a 내지 i도는 제3도 각부의 파형도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 모터 구동부 11 : 회전자
11A : 회전자극 12 : 고정자
12A : 고정자극 20 : 고역필터부
20A-20C : 고역필터 30 : 제1증폭부
40 : 제1비교부 50 : 지연부
60 : 제2증폭부 70 : 제2비교부
80 : 오아링부
본 발명은 SRM(SRM : Switched Reluctance Motor)의 회전자 위치를 판별하는 기술에 관한 것으로, 특히 회전자의 위치를 판별하기 위한 별도의 센서를 설치하지 않고도 각상의 전류 변화를 검출하여 회전자의 위치를 검출하고, 이를 토대로 SRM을 구동시키는데 적당하도록한 센서리스 에스알엠(Sensorless SRM)에 관한 것이다.
제1a도는 일반적인 SRM의 개략도이고, b도는 센서용 디스크의 개략도로서 이에 도시한 바와 같이, 회전자(1)에 개구부(3A)와 돌출부(3B)로 이루어진 센서용 디스크(3)를 취부하고, 소정각도(120˚) 간격으로 설치된 센서(S1), (S2), (S3)를 통해 그 센서용 디스크(3)의 회전에 따른 빛의 투과여부를 검출하여 회전자(1)의 위치를 검출하게 구성된 것으로, 이와 같이 구성된 종래 SRM의 작용을 제2도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
SRM에 전원이 공급되어 회전자(1)가 회전되면, 그 회전자(1)에 취부된 센서용 디스크(3)가 회전되고, 이때, 센서(S1), (S2), (S3)에 의하여 그 디스크(3)의 회전에 따른 빛의 투과 여부가 검출된다. 그리고 상기 빛의 투과여부에 따른 광신호가 전기신호로 변환되어 제2a도와 같은 파형으로 나타난다.
상기 제2a도와 같은 신호가 상여자 신호를 생성하기 위한 로직회로에 공급되어 그 로직회로에서 제2b도와 같은 신호가 생성되며, 이 신호에 의하여 모스 트랜지스터(MOS-FET)의 게이트나 트랜지스터의 베이스가 구동되어 모터가 회전된다.
그러나 이와 종래의 SRM에 있어서는 회전자의 위치를 검출하기 위하여 모터에 센서를 취부하여야 하므로 여러가지의 기계적 가공 과정을 필요로 하게 되어 그만큼 생산공정이 복잡해지게 되고, 모터의 내부 또는 외부에 센서를 취부하기 위한 공간을 마련하여야 하므로 제품의 부피가 커지게 되며, 모터가 고온에서 동작하는 경우, 일반적인 센서는 동작되지않아 특수한 센서를 사용하여야 하며, 모터가 콤프레샤와 같이 냉매나 윤활유등을 내부에 포함하는 경우, 포토 인터럽트 소자와 같은 센서로는 그 기능을 발휘할 수 없게 되는 결함이 있었다.
본 발명은 이와 같은 종래의 결합을 해결하기 위하여 회전자의 위치를 검출하기 위한 디스크 및 센서를 사용하지 않고도 각상의 전류 변화를 검출하여 그 결과에 따라 SRM의 구동을 제어할 수 있게 창안한 것으로, 이를 첨부한 도면에 의하여 상세히 설명하다.
제3a 및 b도는 본 발명 센서리스 에스알엠의 회로도로서 이에 도시한 바와 같이, 모터의 각상을 미리 설정된 순서에 따라 여자시켜 모터가 구동되게 하는 모터 구동부(10)와, 상기 각 상의 전류를 검출하기 위한 저항(RCA), (RCB), (RCC) 및 그 검출된 전류의 증감을 측정하는데 적당하도록 미분처리하고 증폭하는 고역필터(20A-20C)로 구성된 고역필터부(20)와, 상기 고역필터부(20)에서 출력되는 상전압(V1), (V2), (V3)을 적정 레벨로 증폭하는 제1증폭부(30)와, 상기 제1증폭부(30)의 출력전압(VA), (VB), (VC)을 기 설정된 기준레벨과 비교하여 그 기준 레벨 이상의 신호를 출력하는 제1비교부(40)와, 상기 고역필터부(20)에서 출력되는 상전압(V1), (V2), (V3)를 소정시간 지연시켜 출력하는 지연부(50)와, 상기 지연부(50)의 출력전압을 적정 레벨로 증폭하는 제2증폭부(60)와, 상기 제2증폭부(60)에서 출력되는 상전압(VA d), (VB d), (VC d)을 기 설정된 기준레벨과 비교하여 그 기준레벨 이상의 신호를 출력하는 제2비교부(70)와, 상기 제1비교부(40)의 출력 상전압과 제2비교부(70)의 출력 상전압을 오아링하는 오아링부(80)로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 제4도 내지 제6도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
베이스 구동부(도면에 미표시)로부터 모스 트랜지스터(M1,M2), (M3,M4), (M5,M6)에 소정의 게이트신호(G1,G2), (G3,G4), (G5,G6)가 순차적으로 공급되면, 이에따라 그 트랜지스터(M1,M2), (M3,M4), (M5,M6)를 통해 코일(La), (Lb), (Lc)에 전류가 흐르게 되어 회전자(11)의 변위에 따른 각 상의 인덕턴스 변화가 제5a,b,c도와 같이 발생된다.
이때, 회전자(11)가 회전되면서 고정자(12) 권선에 역기전력이 생성되어 상전류 검출용 저항(RCA), (RCB),(RCC)측으로 제6a, b, c도와 같은 상전류가 흐르게 되며, 그 저항(RCA), (RCB), (RCC)에 의한 손실을 적게하기 위하여 저항값이 작은 저항을 사용한다.
상기 상전류 검출용 저항(RCA), (RCB), (RCC)을 통해 검출되는 전류(iA), (iB), (iC)는 콘덴서, 저항 및 연산 증폭기(CA,RA,OP1), (CB,RB,OP2), (CC,RC,OP3)로 구성된 고역필터(20A-20C)에 의하여 각기 미분처리된 후, 별도의 반전 처리과정을 통해 제1증폭부(30)의 증폭기(AMP1), (AMP2), (AMP3)에 각기 공급되고, 여기서 적정 레벨로 증폭되어 이 증폭기(AMP1), (AMP2), (AMP3)에서 제6d, e, f도와 같은 파형이 출력되며, 이는 다시 비교기(CP1), (CP2), (CP3)에서 기 설정된 기준전압(Vref1), (Vref2), (Vref3)과 각기 비교되어 그 기준전압(Vref1), (Vref2), (Vref3)보다 높은 레벨의 전압만이 출력된다.
한편, 상기 고역필터(20A-20C)에서 각기 출력되는 전압(-V1), (-V2), (-V3)이 반전처리된 후, 저항 및 콘덴서(RD1,CD1),(RD2,CD2),(RD3,CD3)로 이루어진 지연기를 각기 통해 소정시간 지연되고, 이렇게 지연된 신호는 다시 제2증폭부(60)의 증폭기(AMP4), (AMP5), (AMP6)에서 적정 레벨로 증폭되어 이로부터 제6d, e, f도와 같은 신호가 출력된다.
상기 증폭기(AMP4), (AMP5), (AMP6)에서 출력되는 전압(VA d), (VB d), (VC d)은 비교기 (CP4), (CP4), (CP6)에서 기 설정된 기준전압(Vref4), (Vref5), (Vref6)과 각기 비교되어 그 기준전압(Vref4), (Vref5), (Vref6)보다 높은 레벨의 전압만이 출력되는데, 이렇게 출력되는 전압은 오아게이트(OR1), (OR2), (OR3)에서 상기 비교기(CP1), (CP2), (CP3)의 출력전압과 오아링되어 그 오아게이트(OR1), (OR2), (OR3)에서 제6g, h, i도와 같은 파형이 출력되며, 바로 이 파형을 이용하여 회전자(11)의 위치를 검출하게 된다.
단, 상기 지연부(50)에서 저항 및 콘덴서(RD1,CD1), (RD2,CD2), (RD3,CD3)의 용량을 조절하여 SRM의 어드밴스 앵글의 량을 가감할 수 있다.
그리고, 상기의 설명은 편의상 6-4폴의 구조를 갖는 SRM을 예로하여 설명하였으나 이밖에도 8-6몰의 구조, 12-8폴의 구조 미 그밖의 모든 구조의 SRM 및 다른 토포로지(Topology)에서도 적용이 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 모터의 회전자 위치를 판별하기 위하여 별도의 센서를 설치하지 않고도 각 상전류 변화를 검출하여 회전자의 위치를 판별할 수 있게 함으로써 콤팩트화에 이바지할 수 있을 뿐더러 고온 및 기타 악조건하에서도 제 기능을 발휘할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 모터의 각상을 미리 설정된 순서에 따라 여자시키는 모터 구동부(10)와, 상기 각 상의 전류를 검출하여 그 검출된 전류의 증감을 측정하는데 적당하도록 미분처리하고 증폭하는 고역필터부(20)와, 상기 각 상의 전류를 검출하여 필터링하는 필터부(20)와, 상기 필터부(20)에서 출력되는 상전압(V1), (V2), (V3)을 적정 레벨로 증폭하는 제1증폭부(30)와, 상기 제1증폭부(30)와, 상기 제1증폭부(30)의 출력전압(VA), (VB), (VC)을 기 설정된 기준레벨과 비교하여 그 기준 레벨 이상의 신호를 출력하는 제1비교부(40)와, 상기 필터부(20)에서 출력되는 상전압(V1), (V2), (V3)을 소정시간 지연시켜 출력하는 지연부(50)와, 상기 지연부(50)의 출력전압을 적정 레벨로 증폭하는 제2증폭부(60)와, 상기 제2증폭부(60)에서 출력되는 상전압(VA d), (VB d), (BC d)을 기 설정된 기준레벨과 비교하여 그 기준레벨 이상의 신호를 출력하는 제2비교부(70)와, 상기 제1비교부(40)의 출력 상전압과 제2비교부(70)의 출력 상전압을 오아링하여 회전의 위치검출신호(ga-gc)를 생성하는 오아링부(80)로 구성한 것을 특징으로 하는 센서리스 에스알엠.
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