WO2020027350A1 - Commutation method and calibration method for absolute encoder-based bldc motor, and controlling system of bldc motor - Google Patents

Commutation method and calibration method for absolute encoder-based bldc motor, and controlling system of bldc motor Download PDF

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WO2020027350A1
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WO
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rotor
bldc motor
encoder
absolute
absolute encoder
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Application number
PCT/KR2018/008708
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Korean (ko)
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호탄탐
박종훈
박용식
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주식회사 뉴로메카
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position

Definitions

  • the present invention relates to a brushless DC (BLDC) motor, and more particularly to a method and system for controlling a BLDC motor based on an absolute encoder.
  • BLDC brushless DC
  • a rotor including a coil rotates in a relationship with a stator including a magnet, but commutates the motor using a plurality of brushes contacting the rotor. That is, the current supplied to each of the plurality of terminals of the rotor was controlled based on the contact between the brush and the commutator. Therefore, the operation of the DC motor is accompanied by repeated contact between the brush and the commutator generates heat and wear problems due to friction, and has the disadvantage of noise generation and durability degradation.
  • the BLDC motor eliminates mechanical friction loss by eliminating the brush and the commutator.
  • the BLDC motor converts the mechanical switching of the brush and commutator included in the conventional DC motor into electronic switching using a semiconductor device. it means.
  • BLDC motors are used for speed control and torque control, are easy to miniaturize, and have strong durability.
  • a BLDC motor is composed of a plurality of phases such as, for example, three phases of U, V, and W, and may be driven by sequentially applying different voltages to terminals corresponding to each phase.
  • the BLDC motor does not have a brush and a commutator, another means for sensing the relative rotational position of the rotor with respect to the stator is required to determine the current that can be supplied to each terminal of each phase.
  • the mechanism for the control of the sensorless BLDC motor based on the counter electromotive force according to the rotation of the conventional rotor the position of the rotor can not be determined while the motor is stopped, the rotor is a certain speed depending on the driving of the motor The position of the rotor could be determined only after the measurement of counter electromotive force was made by rotating with.
  • One object of the present invention for solving the above problems is a relative position to the stator of the rotor based on the output value of the absolute encoder, which rotates depending on the rotor of the BLDC motor and is widely used for detecting the rotation angle of the motor shaft. Rectification and calibration of BLDC motors based on absolute value encoders, without the Hall sensor, which makes it possible to miniaturize and reduce the weight, while allowing precise rotation control at standstill and control at low speed or low torque. To provide a way.
  • Another object of the present invention for solving the above problems is a relative position of the rotor relative to the stator based on the output value of the absolute encoder which rotates depending on the rotor of the BLDC motor and is widely used for detecting the rotation angle of the motor shaft. It is possible to provide a BLDC motor control system based on an absolute encoder that can be miniaturized and lightened by not having a Hall sensor, but also capable of precise rotation control at standstill and control at low speed or low torque. It is.
  • a rectification method of a BLDC motor includes an absolute encoder (BDC) that includes a brushless DC (BLDC) motor including a stator and a rotor.
  • BDC absolute encoder
  • BLDC brushless DC
  • a method of commutation based on said absolute value encoder, said absolute value encoder is configured to rotate in dependence of said rotation of said rotor, said method comprising the steps of: (a) obtaining an output value of an absolute value encoder; (B) determining a position of the rotor of the BLDC motor based on the output value of the absolute encoder; And (c) applying a control signal to the BLDC motor based on the determined position of the rotor.
  • the encoder may include information about a plurality of output values of the encoder and rotor positions corresponding to the plurality of output values, respectively.
  • the calibration data (d) setting the BLDC motor to the calibration mode; (E) determining a position of the rotor based on a back electromotive force (BEMF) generated by the rotation of the rotor; (F) obtaining an output value of an absolute value encoder at the time of determining the position of the rotor based on the counter electromotive force; And (g) storing information on the position of the rotor determined based on the counter electromotive force and the obtained absolute value encoder output value as at least part of the calibration data, before setting the driving mode of the BLDC motor. It may have been.
  • BEMF back electromotive force
  • the step (e) of determining the position of the rotor based on the counter electromotive force may determine the position of the rotor based on a zero crossing point (ZCP) of the counter electromotive force.
  • the zero crossing point of the counter electromotive force is obtained for each of a plurality of phases constituting the stator of the BLDC motor, and the step (e) of determining the position of the rotor based on the counter electromotive force is
  • the reference positions of the rotor may be determined based on a combination of zero crossing points of the respective phases.
  • the storing step (g) further determines n detailed positions having a uniform spacing between the reference positions, and determines an absolute value encoder corresponding to the reference positions and the reference positions, respectively.
  • Output values and output values of the absolute value encoder corresponding to the detailed positions and the detailed positions may be stored as at least a part of the calibration data.
  • control signal may control the BLDC motor to compensate for torque ripple according to the operation of the BLDC motor based on the reference position and the detailed position information.
  • steps (a) to (c) may be performed in a driving mode of the BLDC motor, and the BLDC motor may be controlled to rotate the rotor at a lower speed in the driving mode than in the calibration mode.
  • the steps (a) to (c) may be performed in the driving mode of the BLDC motor, and the BLDC motor may be controlled to rotate in the driving mode by the required angle from the stopped state without idling. have.
  • control signal is a commutation signal, and may be configured to transmit different electrical signals to each of the plurality of phases constituting the stator of the BLDC motor.
  • the electrical signal may include at least one of a current signal and a voltage signal.
  • the absolute encoder may be an absolute encoder provided for at least one of rotational position control and speed control of a device driven by the BLDC motor.
  • the rotation of the rotor of the BLDC motor in the calibration mode may be performed based on the power transmitted from the outside of the BLDC motor.
  • the BLDC motor control system is a BLDC motor control system for commutating a BLDC (Brushless DC) motor based on an absolute encoder, including a stator and a rotor.
  • BLDC motor including (Rotor); An absolute encoder configured to rotate in dependence of the rotation of the rotor; A positioning unit determining a position of the rotor of the BLDC motor based on an output value of the absolute encoder received from the absolute encoder; And a controller configured to apply a control signal to the BLDC motor based on the determined position of the rotor.
  • the apparatus may further include a storage unit configured to store calibration data including a plurality of output values of the absolute encoder and information about rotor positions corresponding to the plurality of output values, respectively, wherein the position determiner includes: The position of the rotor according to the output value of the absolute value encoder may be determined based on the calibration data previously stored in the storage unit.
  • the calibration data may include: setting the BLDC motor to a calibration mode; Determine a position of the rotor based on a Back Electromotive Force (BEMF) generated as the rotor rotates; Acquiring an output value of an absolute value encoder at the time of determining the position of the rotor based on the counter electromotive force; And storing the information on the position of the rotor determined based on the counter electromotive force and the output value of the obtained absolute value encoder as at least a part of the calibration data to be previously generated before setting the driving mode of the BLDC motor. It may be stored in.
  • BEMF Back Electromotive Force
  • the storage unit may be a nonvolatile memory.
  • a method for calibrating a BLDC motor based on an absolute encoder may include a brushless DC (BLDC) motor including a stator and a rotor.
  • the absolute value encoder is configured to rotate in dependence of the rotation of the rotor, the method comprising: setting the BLDC motor to a calibration mode; Determining a position of the rotor based on a back electromotive force (BEMF) generated by the rotation of the rotor; Acquiring an output value of an absolute value encoder at the time of determining the position of the rotor based on the counter electromotive force; And storing the information on the position of the rotor determined based on the counter electromotive force and the output value of the obtained absolute value encoder as at least part of the calibration data.
  • BEMF back electromotive force
  • a computer readable storage medium is a computer readable storage medium including processor executable instructions, wherein the instructions include a brushless DC (BLDC) including a stator and a rotor. Instructions for commutating the motor based on an absolute encoder, wherein the absolute encoder is configured to rotate in dependence of the rotation of the rotor, and when the instructions are executed by the processor, Obtain an output value of the absolute encoder; Determine a position of the rotor of the BLDC motor based on the output value of the absolute encoder; And it may be configured to apply a control signal to the BLDC motor based on the determined position of the rotor.
  • BLDC brushless DC
  • a computer readable storage medium is a computer readable storage medium including processor executable instructions, wherein the instructions include a brushless DC (BLDC) including a stator and a rotor.
  • BLDC brushless DC
  • Instructions for calibrating a motor based on an absolute encoder wherein the absolute encoder is configured to rotate in dependence of the rotation of the rotor, and when the instructions are executed by the processor, the BLDC motor Set to calibration mode; Determine a position of the rotor based on a Back Electromotive Force (BEMF) generated as the rotor rotates; Acquiring an output value of an absolute value encoder at the time of determining the position of the rotor based on the counter electromotive force; And store the information about the position of the rotor determined based on the counter electromotive force and the output value of the obtained absolute value encoder as at least part of the calibration data.
  • BEMF Back Electromotive Force
  • the rotor is based on the output value of the absolute encoder rotating in dependence on the rotor of the BLDC motor.
  • the position of the rotor can be determined based on the output value of the absolute encoder without detecting the counter electromotive force, so that precise rotation control is possible according to the user's request even when the BLDC motor is stopped. It is possible to control the drive of a BLDC motor at low speed or low torque, which is not easy to measure counter electromotive force.
  • the position of the rotor can be determined in more detail than conventional Hall sensor based control or counter electromotive force based control, and the BLDC motor can be more precisely based on the detailed position of the rotor. It is advantageous to control.
  • FIG. 1 shows a configuration of a Hall sensor based BLDC motor.
  • FIG. 2 illustrates state and applied voltage control according to Hall sensor values of the Hall sensor-based BLDC motor of FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a configuration of a sensorless BLDC motor.
  • 5A illustrates a configuration of a BLDC motor according to an embodiment of the present invention.
  • 5B illustrates an absolute value encoder of a BLDC motor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 illustrates a configuration of a BLDC motor control system based on an absolute encoder according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 illustrates a comparison of an encoder value and a hall sensor value respectively corresponding to a plurality of states of a BLDC motor.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a procedure of absolute encoder based BLDC motor control according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart of a method of rectifying a BLDC motor based on an absolute encoder according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a calibration method of a BLDC motor based on an absolute encoder according to an embodiment of the present invention.
  • 11 is a conceptual diagram of zero crossing point detection of counter electromotive force.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram of a BLDC motor calibration according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 illustrates an example of executing an application for calibration of FIG. 12.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • FIG. 1 illustrates a configuration of a Hall sensor-based BLDC motor
  • FIG. 2 illustrates control of states and applied voltages according to Hall sensor values of the Hall sensor-based BLDC motor of FIG. 1.
  • the Hall sensor based BLDC motor detected the position of the rotor by having a plurality of Hall sensors detecting a magnetic field between the terminals of each phase.
  • a Hall sensor-based BLDC motor includes, for example, a stator having three phases of U, V, and W, and a magnetic field disposed at a predetermined distance from the stator and generated in the stator. It includes a rotor that rotates based on.
  • the rotor may consist of a permanent magnet, the U phase of the stator comprising a U 1 coil and a U 2 coil connected to each other, the V phase comprising a V 1 coil and a V 2 coil connected to each other, and the W phase connected to each other It includes 1 coil and W 2 coils.
  • the BLDC motor can be divided into six zones separated by terminals of each coil, and can be classified into six states according to the relative position of the rotor to the stator. To allow the rotor to rotate by being pushed or pulled by a particular coil of the stator in response to the application of positive and negative voltages to specific ones of the terminals respectively corresponding to the coils of each phase of the stator. It is composed.
  • three Hall sensors H U , H V , H W are arranged to detect different magnetic fields depending on the position of the rotor. Hall sensors may output a value of 1 or 0, respectively, upon detection or no detection of a magnetic field, and by combination of the output values of each of the three Hall sensors, the relative position of the current rotor relative to the stator may be detected. . As shown on the right side of FIG. 1, the three Hall sensors H U , H V , H W are repeated with different values of O or 1 as the rotor rotates. As shown in FIG.
  • the H U Hall sensor (Hall) U), H V Hall sensor (Hall V), H W Hall sensor (Hall W) value is changed, the combination of the values of the three Hall sensors (H U , H V , H W ) match each state (Eg, 001 in a first state, 011 in a second state, 010 in a third state, 110 in a fourth state, 100 in a fifth state, 101 in a sixth state).
  • the combination of Hall sensor values may be configured to have six different values corresponding to six regions.
  • the three phases included in the motor are not active at the same time, and depending on the position of the rotor, the controller can only activate two phases at a time. Therefore, the position of the rotor is required for the proper activation sequence of the motor, and the process of switching the voltage applied to each phase can be referred to as commutation. That is, the position of the rotor is used for commutation. Therefore, in the Hall sensor-based BLDC motor, the position of the rotor can be determined according to the acquisition of the Hall sensor value, and respective phases of U, V, and W as shown in the lower portion of FIG. 2 according to the position of the rotor. The rotation of the rotor can be controlled by controlling the voltage applied to the.
  • FIG. 3 shows the configuration of the sensorless BLDC motor
  • FIG. 4 shows the zero crossing point of the counter electromotive force of the sensorless BLDC motor of FIG.
  • the controller can determine the relative position of the rotor with respect to the stator. Can be determined.
  • the detection and control circuit 310 can be connected to the corresponding terminals of each phase A, B, C of the BLDC motor 330 and the neutral point N of each phase. . Therefore, as shown in FIG.
  • the detection and control circuit 310 may determine a state according to the relative position of the rotor, and the BLDC motor 330 based on the determined state according to the position of the stator.
  • the inverter unit 320 may be controlled so that an appropriate voltage may be applied to terminals of the respective phases.
  • the main advantage of this counter electromotive force based sensorless BLDC motor control method is the simplicity of hardware configuration.
  • the hall sensor is not applied to the stator. It is advantageous to determine the relative position of the rotor relative to.
  • the sensorless BLDC motor control method based on counter electromotive force cannot determine the position of the rotor when the motor is stopped, and only after the rotor is rotated at a certain speed according to the driving of the motor to measure the counter electromotive force. The position of the former can be determined. Therefore, smooth and accurate drive initiation is impossible.
  • the counter electromotive force can be monitored only when the rotational speed of the motor reaches a certain value.
  • the absolute value encoder based BLDC motor control is to solve the above-described problems of the conventional BLDC motor control, and is based on the output value of the absolute value encoder that rotates depending on the rotor of the BLDC motor. It is possible to determine the relative position of the rotor with respect to the stator. Therefore, it is possible to miniaturize and reduce the weight by not providing a hall sensor, but at the same time, it is possible to control precise rotation in a stationary state and control at low speed or low torque.
  • a BLDC motor may include a stator 10 and a rotor 20 that rotates while changing a relative position in relation to the stator 10.
  • the rotor 20 may be connected to an absolute encoder 30 which rotates in dependence on the rotation of the rotor 20.
  • the BLDC motor may be a three-phase motor and does not have a hall sensor.
  • the absolute value encoder 30 may be used, for example, a high resolution absolute value encoder having a resolution of 16 bits, so that when the rotor 20 rotates one turn, the absolute value encoder 30 subordinate to the absolute value encoder is 0 to 65535. You can print the value. In place of the hall sensor, the output of the absolute encoder 30 can be used to determine the position of the rotor 20.
  • the absolute encoder may be, for example, one of an optical encoder and a magnetic encoder, but is not limited thereto. Any one of an absolute encoder capable of outputting a rotation position may be used.
  • the absolute encoder 30a forms different slits for each rotation angle of the disc so that the position according to the rotation of the absolute encoder can be accurately determined.
  • the absolute value encoder can output a value that accurately indicates the rotational position.
  • the output value of the absolute encoder configured to rotate in accordance with the rotation of the rotor (for example, share the same axis of rotation with the rotor) It is possible to detect the relative position of the rotor with respect to the stator on the basis, it is possible to control the commutation (through this).
  • the BLDC motor control based on the absolute encoder according to the embodiment of the present invention does not use a Hall sensor without adding an additional hardware configuration, and does not require back electromotive force detection in a driving mode. Motor commutation is possible.
  • obtaining the motor calibration information may be a procedure of recording the output values of the absolute encoder corresponding to the measured values of the hall sensors. 7 illustrates a comparison of an encoder value and a hall sensor value respectively corresponding to a plurality of states of a BLDC motor. As shown in FIG.
  • a BLDC motor having three phases of U, V, and W can be divided into six regions according to the position of the stator of the rotor. Each area has a hall sensor output value (710-1, 710-2, 710-3, 710-4, 710-5, 710-6).
  • the output values 720-1 and 720- of corresponding absolute value encoders are used. 2, 720-3, 720-4, 720-5, and 720-6 may be matched and stored as calibration data, which may be obtained by measuring a zero crossing point of counter electromotive force in the calibration mode.
  • the absolute encoder when performing the absolute encoder-based BLDC motor control according to an embodiment of the present invention, there is no Hall sensor, it is possible to simplify the system and to reduce the error rate and reduce the cost.
  • the absolute encoder has the advantage that it can be used in parallel for the purpose of commutation as well as the position control (main purpose) of the device using the BLDC motor.
  • absolute encoders can provide positional information with much higher resolution than Hall sensors, such as, for example, 16 bits, allowing sinusoidal commutation and torque ripple compensation. It is possible to control the BLDC motor while applying.
  • FIG. 6 illustrates a configuration of a BLDC motor control system based on an absolute encoder according to an embodiment of the present invention.
  • a BLDC motor control system based on an absolute encoder according to an embodiment of the present invention includes a power supply unit 610, an inverter unit 620, a BLDC motor 630, and an absolute encoder ( 640, a location determiner 650, a storage 660, and a controller 670.
  • the power supply unit 610 is a configuration for supplying power to the BLDC motor 630 and may supply operating power of the BLDC motor 630 as a voltage and a current.
  • the inverter unit 620 receives the DC power from the power supply unit 610 and, according to the control of the control unit 670, a positive voltage or a negative voltage to a specific terminal among the three phase terminals included in the BLDC motor 630. Can be configured to be applied.
  • the BLDC motor 630 may include three phases of U, V, and W, and each phase is configured to apply a voltage from the inverter unit 620.
  • the absolute value encoder 640 may be configured to output a value indicating an accurate rotation position by using a disk configured to rotate in dependence on the rotation of the rotor included in the BLDC motor 630 and a sensor detecting the rotation position of the disk. Can be.
  • the storage unit 660 may store information on the output value of the absolute encoder corresponding to the position of the rotor of the BLDC motor as calibration data, and the positioning unit 650 may determine the BLDC motor based on the output value of the absolute encoder. The relative position of the rotor of the rotor with respect to the stator can be determined.
  • the controller 670 determines the terminal of each phase of the BLDC motor 630 to which the inverter unit 620 will apply a positive voltage and a negative voltage, respectively, to apply an appropriate voltage.
  • a control signal for enabling the signal may be applied to the inverter unit 620.
  • a BLDC motor control system for commutating a brushless DC (BLDC) motor based on an absolute encoder includes a stator and a rotor ( A BLDC motor 630 including a rotor, and an absolute encoder 640 configured to rotate depending on the rotation of the rotor, and then received by the positioning unit 650 from the absolute encoder 640.
  • the relative position of the rotor of the BLDC motor 630 with respect to the stator may be determined based on the output value of the absolute encoder.
  • the controller 670 may apply a control signal to the BLDC motor 630 based on the determined position of the rotor. According to one aspect, the control signal may be transmitted to the BLDC motor 630 via the inverter unit 620.
  • the storage unit 660 stores calibration data including information on the plurality of output values of the absolute encoder and the rotor positions corresponding to the plurality of output values, respectively, and the positioning unit 650. May be configured to determine the position of the rotor according to the output value of the absolute value encoder based on the calibration data previously stored in the storage unit 660.
  • the calibration data may be previously acquired in the calibration mode before the BLDC motor operates in the driving mode.
  • the storage unit 660 in which the calibration data is stored may be, for example, a nonvolatile memory such as an EEPROM. Therefore, after the at least one calibration procedure is performed, when the BLDC motor is powered off, the operation mode is again driven. Even without calibrating, it is possible to rectify and control the BLDC motor based on the absolute encoder.
  • the position determiner 650 and the controller 670 may be implemented as a processor including a computing device, and the position determiner 650 and the controller 670 may be implemented by a single processor or each as a separate processor. May be In addition, the location determiner 650 and the controller 670 may be implemented as a software module implemented on a processor.
  • the calibration data sets the BLDC motor to calibration mode, determines the position of the rotor based on the Back Electromotive Force (BEMF) generated by the rotation of the rotor, and determines the position of the rotor based on the back EMF.
  • BEMF Back Electromotive Force
  • the information about the position of the rotor determined based on the counter electromotive force may be generated by storing the output value of the obtained absolute value encoder as at least part of the calibration data.
  • the generation procedure of the calibration data is described below in detail with respect to a method of calibrating a BLDC motor based on an absolute encoder according to an embodiment of the present invention.
  • the driver module for controlling the BLDC motor may be driven by firmware, and the firmware may include two modes, a driving mode and a calibration mode.
  • the conversion of the mode may be performed via the EtherCAT SDO interface, and the information about the mode setting may be stored, for example, in the mode flag in the EEPROM.
  • the mode flag in the EEPROM may be first checked (step 810).
  • the BLDC motor is in the calibration mode (step 820)
  • the measurement of the back electromotive force (BEMF) is activated (step 830), and the front / rear calibration is performed (step 840).
  • Calibration data eg, a look up table that includes the position of the rotor and corresponding absolute value encoder outputs
  • the result of the calibration may be stored in the EEPROM (step 850).
  • the calibration data is loaded from the EEPROM (step 860) to perform the driving mode based on the loaded calibration data. May be step 870.
  • a calibration method of a BLDC motor based on an absolute value encoder associated with an operation in a calibration mode of a BLDC motor according to an embodiment of the present invention, and based on an absolute value encoder related to an operation in a drive mode of a BLDC motor, according to an embodiment of the present invention.
  • Each rectifying method of the BLDC motor will be described in detail.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a calibration method of a BLDC motor based on an absolute encoder according to an embodiment of the present invention.
  • a method of calibrating a BLDC motor based on an absolute encoder according to an embodiment of the present invention is started by setting the BLDC motor to a calibration mode (step 1010).
  • the output value of the absolute encoder according to the position of the rotor included in the BLDC motor can be correlated and stored as calibration data.
  • the position of the rotor may be determined based on a back electromotive force (BEMF) generated by the rotation of the rotor (step 1020).
  • BEMF back electromotive force
  • a voltage different from the voltage applied for driving the BLDC motor may be formed in the stator, which may be referred to as counter electromotive force, and zero crossing of counter electromotive force. It is possible to determine the position of the rotor based on the point (Zero Crossing Point, ZCP).
  • ZCP Zero Crossing Point
  • 11 is a conceptual diagram of zero crossing point detection of counter electromotive force. As illustrated in FIG. 11, a back-electromotive force (BEMF) 1130 may be monitored, and a signal may be detected by detecting a zero crossing point (1110). It can be seen that the position of the rotor can be detected when compared with the corresponding Hall sensor signal 1120.
  • BEMF back-electromotive force
  • the zero crossing points of the counter electromotive force may be obtained for each of the plurality of phases constituting the stator of the BLDC motor, and the reference positions of the rotor may be determined based on the combination of the zero crossing points of the counter electromotive force.
  • positioning of the rotor using the counter electromotive force while the rotor is rotating can be performed.
  • the rotation of the rotor of the BLDC motor to generate the counter electromotive force in the calibration mode may be performed based on the power transmitted outside the BLDC motor. That is, a separate calibration tool may be used instead of the BLDC motor.
  • the reference position of the above-described rotor a plurality of areas divided by the position of the rotor of the BLDC motor (for example, in the case of a three-phase BLDC motor each represents six states Representative regions). That is, in the conventional Hall sensor-based BLDC motor control or sensorless BLDC motor control method, it is possible to determine the position to which degree the rotor is located in six areas, but the absolute value encoder according to an embodiment of the present invention. For example, since the position may be determined by any one of 16 bits (65536 positions), reference positions of the rotor determined according to the combination of the zero crossing points may be positions representing each region. According to one aspect, the detected zero crossing point may indicate the turning point of each phase, the reference position may indicate the boundary point of each region, and detailed positions that may indicate the position of the rotor more precisely between the reference positions Can be set.
  • an output value of an absolute encoder corresponding to the position of the rotor may be obtained (step 1030), and information about the position of the rotor determined based on the counter electromotive force And store the obtained output value of the absolute value encoder as at least part of the calibration data (step 1040).
  • the calibration data may be stored in a nonvolatile memory such as an EEPROM.
  • the reference positions determined by the combination of zero crossing points of the counter electromotive force of the respective phases may represent, for example, positions representing six regions (for example, boundary points of each region), and the absolute encoder indicates the boundary point of such region. More detailed locations may be indicated. Therefore, in storing the calibration data, it is further determined that n detailed positions (n is a natural number of 1 or more) having a uniform interval between the reference positions, and the absolute value encoder corresponding to the reference positions and the reference positions, respectively.
  • the output values as well as the output values of the absolute value encoder corresponding to the detail positions and detail positions may also be stored as at least part of the calibration data. Therefore, it is possible to detect the position of the rotor more precisely, and in the future, it is possible to apply torque ripple attenuation or sinusoidal commutation in the drive mode of the BLDC motor.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram of a BLDC motor calibration according to an embodiment of the present invention.
  • an external drive motor 1220 may provide power for rotating the rotor of the BLDC motor 1210 for calibration of the BLDC motor 1210.
  • Back EMF monitoring is performed for each of the three phases (eg, U, V, and W phases) constituting the BLDC motor 1210 to perform detection of zero crossing points and absolute encoder readings for each of the plurality of phases ( 1230, the position of the rotor based on the zero crossing point and the output value of the absolute encoder may be correlated and stored as calibration data.
  • the calibration data may have the form of a look up table 1240, as shown in FIG. 12.
  • FIG. 13 illustrates an example of executing an application for calibration of FIG. 12.
  • the firmware for driving the BLDC motor includes a calibration mode, and may perform the calibration mode as an interface as shown in FIG. 13.
  • FIG. 9 is a flowchart of a method of rectifying a BLDC motor based on an absolute encoder according to an embodiment of the present invention.
  • a brushless DC (BLDC) motor including a stator and a rotor may be used as an absolute encoder. Commutation is possible based on this.
  • the absolute encoder is configured to rotate in dependence of the rotation of the rotor.
  • an output value of an absolute encoder may be obtained (step 910).
  • the absolute value encoder can have a resolution of 16 bits, for example, so that the rotational position can be measured more precisely.
  • the position of the rotor of the BLDC motor may be determined based on the obtained output value of the absolute encoder (step 920).
  • the position of the rotor according to the output value of the absolute encoder can be determined based on the pre-stored calibration data.
  • the calibration data includes a plurality of output values of the absolute encoder and information about the rotor positions corresponding to the plurality of output values, respectively.
  • the calibration data may be obtained by a calibration method of a BLDC motor based on an absolute encoder according to an embodiment of the present invention.
  • the obtained calibration data is stored in a non-volatile memory such as, for example, EEPROM, so for BLDC motors that have performed at least one calibration procedure, the absolute value is not provided without a Hall sensor and without monitoring back EMF in the drive mode.
  • a non-volatile memory such as, for example, EEPROM
  • the relative position of the rotor of the BLDC motor with respect to the stator can be determined.
  • the relative position of the rotor with respect to the stator is determined based on the output value of the absolute encoder that rotates depending on the rotor of the BLDC motor, so that the BLDC motor can be rectified without a hall sensor, thereby miniaturizing the BLDC motor. And it is possible to reduce the weight.
  • a control signal may be applied to the BLDC motor based on the determined position of the rotor (step 930).
  • the control signal is a commutation signal, and the commutation signal may be configured to transmit different electrical signals to each of the plurality of phases constituting the stator of the BLDC motor, wherein the electrical signal is one of a current signal and a voltage signal. It may include at least one. More specifically, for commutation of the BLDC motor, the control signal applies a positive voltage to one of the terminals corresponding to the plurality of phases constituting the stator according to the position of the rotor, and to the other ( -) Can be configured to apply a voltage.
  • the method of rectifying the absolute encoder-based BLDC motor may be performed in a driving mode of the BLDC motor, and the BLDC motor may be controlled to rotate the rotor at a lower speed than in the calibration mode in the driving mode.
  • the BLDC motor can be controlled to rotate in the drive mode by the required angle from the stationary state without idling.
  • the conventional sensorless BLDC motor control In the case of the control, the position of the rotor can be detected even when the BLDC motor is stopped. It is possible to control the precise rotation to rotate the BLDC motor by the precise angle according to the user's request.
  • the position of the rotor is detected based on the absolute encoder, it is possible to control the operation of the BLDC motor at low speed or low torque, which is difficult to measure the counter electromotive force. Accordingly, in the case of the conventional sensorless BLDC motor control, the counter electromotive force cannot be sufficiently sensed at a low speed or a low torque, thereby preventing the problem of detecting the position of the rotor.
  • the calibration data includes n detailed positions between the reference positions and output values of the corresponding absolute encoder. The position of the rotor can be detected more accurately.
  • control signal for the BLDC motor is controlled based on information about the reference position and the detailed position included in the calibration data, for example, to control the BLDC motor to compensate for torque ripple due to the operation of the BLDC motor, Like performing rectification, it may be configured to perform precise control on the BLDC motor.
  • a device in which a BLDC motor is used may include a mechanical element such as a joint, for example, and an absolute encoder may be added for precise position control of such a mechanical component.
  • an encoder is essential for controlling the position or speed of the robot joint, and without using a separate encoder for rectifying the BLDC motor, the encoder for controlling the position or speed of the joint may be used for rectifying the BLDC motor as it is.
  • the absolute encoder is used not only for the control of the position or speed of the component that is its original purpose, but also for commutation control by detecting the position of the rotor of the BLDC motor itself, thereby achieving the effect of simplifying the hardware configuration. can do.
  • Computer-readable recording media include all kinds of recording media having data stored thereon that can be decrypted by a computer system.
  • ROM read only memory
  • RAM random access memory
  • magnetic tape magnetic tape
  • magnetic disk magnetic disk
  • flash memory an optical data storage device
  • the computer readable recording medium can also be distributed over computer systems connected over a computer network, stored and executed as code readable in a distributed fashion.
  • the described features may be implemented within digital electronic circuitry, or computer hardware, firmware, or combinations thereof.
  • the features may be executed in a computer program product implemented in storage in a machine readable storage device, for example, for execution by a programmable processor. And features may be performed by a programmable processor executing a program of instructions to perform functions of the described embodiments by operating on input data and generating output.
  • the described features include at least one programmable processor, at least one input device, and at least one output device coupled to receive data and directives from a data storage system, and to transmit data and directives to a data storage system. It can be executed within one or more computer programs that can be executed on a programmable system comprising a.
  • a computer program includes a set of directives that can be used directly or indirectly within a computer to perform a particular action on a given result.
  • a computer program is written in any form of programming language, including compiled or interpreted languages, and included as a module, element, subroutine, or other unit suitable for use in another computer environment, or as a standalone program. Can be used in any form.
  • Suitable processors for the execution of a program of instructions include, for example, both general purpose and special purpose microprocessors, and one of a single processor or multiple processors of another kind of computer.
  • Computer program instructions and data storage devices suitable for implementing the described features are, for example, magnetic memory such as semiconductor memory devices, internal hard disks and removable disks such as EPROM, EEPROM, and flash memory devices. Devices, magneto-optical disks and all forms of non-volatile memory including CD-ROM and DVD-ROM disks.
  • the processor and memory may be integrated in application-specific integrated circuits (ASICs) or added by ASICs.
  • ASICs application-specific integrated circuits
  • the methods are described based on a flowchart as a series of steps or blocks, but the present invention is not limited to the order of steps, and any steps may occur in a different order or at the same time than the other steps described above. Can be. Also, one of ordinary skill in the art would appreciate that the steps shown in the flowcharts are not exclusive, that other steps may be included, or that one or more steps in the flowcharts may be deleted without affecting the scope of the present invention. I can understand.

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Abstract

Provided is a method for commutating, on the basis of an absolute encoder, a BLDC (Brushless DC) motor having a stator and a rotor. Here, the absolute encoder is constructed to rotate dependently on rotation of the rotor, and the method comprises the steps of: obtaining the output value of the absolute encoder; determining the location of the rotor of the BLDC motor on the basis of the output value of the absolute encoder; and applying a control signal to the BLDC motor on the basis of the determined location of the rotor. Thus, since a Hall sensor is not included, minimization and weight reduction is possible and a thorough control of the rotation in a stationary state and a control in a low speed and low torque is also possible.

Description

절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터의 정류 방법, 캘리브레이션 방법 및 BLDC 모터 제어 시스템Rectification method, calibration method and BLDC motor control system of BLDC motor based on absolute encoder
본 발명은 BLDC (Brushless DC) 모터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 절대값 엔코더를 기반으로 BLDC 모터를 제어하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a brushless DC (BLDC) motor, and more particularly to a method and system for controlling a BLDC motor based on an absolute encoder.
종래 DC 모터는 코일을 포함하는 회전자 (rotor) 가 자석을 포함하는 고정자 (stator) 와의 관계에서 회전을 수행하되, 회전자와 접촉하는 복수의 브러시를 이용하여 모터를 정류 (Commutation) 하였다. 즉, 브러시와 정류자 (commutator) 의 접촉을 기반으로 회전자의 복수의 터미널에 각각 공급되는 전류를 제어하였다. 따라서, DC 모터의 동작에는 브러시와 정류자 간의 반복적인 접촉이 수반되어 마찰로 인한 발열 및 마모 문제가 발생되고, 소음 발생 및 내구성 저하라는 단점을 가지게 되었다. In the conventional DC motor, a rotor including a coil rotates in a relationship with a stator including a magnet, but commutates the motor using a plurality of brushes contacting the rotor. That is, the current supplied to each of the plurality of terminals of the rotor was controlled based on the contact between the brush and the commutator. Therefore, the operation of the DC motor is accompanied by repeated contact between the brush and the commutator generates heat and wear problems due to friction, and has the disadvantage of noise generation and durability degradation.
BLDC 모터는 이와 같은 단점을 해결하기 위해, 브러시와 정류자를 없애 기계적인 마찰 손실을 제거한 것으로서, 종래 DC 모터에 포함된 브러시와 정류자의 기계적인 스위칭을 반도체 소자를 이용하여 전자적인 스위칭으로 바꾼 모터를 의미한다. BLDC 모터는 속도 제어나 토크 제어에 유리하고 소형화기 쉬우며 내구성이 강해, 다양한 분야에 활용되고 있다. In order to solve this drawback, the BLDC motor eliminates mechanical friction loss by eliminating the brush and the commutator. The BLDC motor converts the mechanical switching of the brush and commutator included in the conventional DC motor into electronic switching using a semiconductor device. it means. BLDC motors are used for speed control and torque control, are easy to miniaturize, and have strong durability.
일반적으로, BLDC 모터는 예를 들어 U, V, W 의 3 상과 같이 복수의 상들로 구성되어 각 상에 대응하는 터미널에 순차적으로 상이한 전압을 인가하여 구동될 수 있다. 다만, BLDC 모터는 브러시와 정류자가 존재하지 않으므로, 각 상의 터미널에 각각 공급될 수 있는 전류를 결정하기 위해서는 고정자에 대한 회전자의 상대적인 회전 위치를 감지하기 위한 다른 수단이 요구된다. In general, a BLDC motor is composed of a plurality of phases such as, for example, three phases of U, V, and W, and may be driven by sequentially applying different voltages to terminals corresponding to each phase. However, since the BLDC motor does not have a brush and a commutator, another means for sensing the relative rotational position of the rotor with respect to the stator is required to determine the current that can be supplied to each terminal of each phase.
전통적인 BLDC 모터는 각 상의 터미널들 사이에 자기장을 검출하는 복수의 홀 센서들을 구비하는 것에 의해 회전자의 위치를 검출하였다. 이후, 소형화 및 회로 단순화 등의 측면에서 홀 센서를 구비하지 않고, 회전자의 회전에 따른 역기전력 (Back Electromotive Force, BEMF) 을 검출하여 회전자의 위치를 결정하는 방법에 대한 논의가 있었다. Traditional BLDC motors have detected the position of the rotor by having a plurality of Hall sensors that detect a magnetic field between the terminals of each phase. Since then, there has been a discussion of a method of determining the position of the rotor by detecting a back electromotive force (BEMF) according to the rotation of the rotor without the hall sensor in terms of miniaturization and circuit simplification.
로봇과 같은 특정 산업 분야에서는 BLDC 모터에 대한 소형화 및 경량화에 대한 요구가 존재하며, 고온이나 고압의 작업 환경에서 홀 센서의 정확도가 저하하는 문제 역시 고려할 때, 홀 센서를 적용하지 않고 고정자에 대한 회전자의 상대 위치를 결정하는 것이 유리하다. 반면에, 종래 회전자의 회전에 따른 역기전력을 기반으로 하는 센서리스 BLDC 모터 제어에 대한 메커니즘은, 모터가 정지된 상태에서 회전자의 위치를 결정할 수 없고, 모터의 구동에 따라 회전자가 일정 속도 이상으로 회전하여 역기전력의 측정이 이루어진 후에야 회전자의 위치를 결정할 수 있었다. In certain industries, such as robots, there is a demand for miniaturization and lightening of BLDC motors, and considering the problem of deteriorating the accuracy of the hall sensor in a high temperature or high pressure working environment, it is not necessary to apply the hall sensor to the stator. It is advantageous to determine the relative position of the former. On the other hand, the mechanism for the control of the sensorless BLDC motor based on the counter electromotive force according to the rotation of the conventional rotor, the position of the rotor can not be determined while the motor is stopped, the rotor is a certain speed depending on the driving of the motor The position of the rotor could be determined only after the measurement of counter electromotive force was made by rotating with.
그러나, 예를 들어 로봇 분야에서는 관절이 정지 상태에서 사용자의 요구에 따라 소정 각도 회전하도록 제어해야 할 필요가 있고, 나아가 요구되는 구동 속도가 느리거나 요구되는 토크가 낮아 회전자의 회전에 따른 역기전력의 검출이 용이하지 않을 수도 있으므로, 종래 센서리스 BLDC 모터 제어 매커니즘을 적용할 수 없는 문제점이 있었다. However, in the robot field, for example, it is necessary to control the joint to rotate at a predetermined angle according to the user's request in the stationary state, and further, the required driving speed is low or the required torque is low, so Since the detection may not be easy, there is a problem that the conventional sensorless BLDC motor control mechanism cannot be applied.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은, BLDC 모터의 회전자에 종속하여 회전하며 모터 축의 회전 각도 검출을 위해 널리 사용되는 절대값 엔코더의 출력값을 기반으로 회전자의 고정자에 대한 상대 위치를 결정하도록 함으로써, 홀 센서를 구비하지 않아 소형화 및 경량화가 가능하면서도, 정지 상태에서의 정밀 회전 제어 및 낮은 속도나 낮은 토크에서의 제어가 가능한, 절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터의 정류 및 캘리브레이션 방법을 제공하는 것이다. One object of the present invention for solving the above problems is a relative position to the stator of the rotor based on the output value of the absolute encoder, which rotates depending on the rotor of the BLDC motor and is widely used for detecting the rotation angle of the motor shaft. Rectification and calibration of BLDC motors based on absolute value encoders, without the Hall sensor, which makes it possible to miniaturize and reduce the weight, while allowing precise rotation control at standstill and control at low speed or low torque. To provide a way.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, BLDC 모터의 회전자에 종속하여 회전하며 모터 축의 회전 각도 검출을 위해 널리 사용되는 절대값 엔코더의 출력값을 기반으로 회전자의 고정자에 대한 상대 위치를 결정하도록 함으로써, 홀 센서를 구비하지 않아 소형화 및 경량화가 가능하면서도, 정지 상태에서의 정밀 회전 제어 및 낮은 속도나 낮은 토크에서의 제어가 가능한, 절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터 제어 시스템을 제공하는 것이다. Another object of the present invention for solving the above problems is a relative position of the rotor relative to the stator based on the output value of the absolute encoder which rotates depending on the rotor of the BLDC motor and is widely used for detecting the rotation angle of the motor shaft. It is possible to provide a BLDC motor control system based on an absolute encoder that can be miniaturized and lightened by not having a Hall sensor, but also capable of precise rotation control at standstill and control at low speed or low torque. It is.
다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.However, the problem to be solved of the present invention is not limited thereto, and may be variously extended within a range without departing from the spirit and scope of the present invention.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터의 정류 방법은, 고정자 (Stator) 및 회전자 (Rotor) 를 포함하는 BLDC (Brushless DC) 모터를 절대값 엔코더 (Absolute Encoder) 를 기반으로 정류 (Commutation) 하는 방법으로서, 상기 절대값 엔코더는 상기 회전자의 회전에 종속하여 회전하도록 구성되고, 상기 방법은, 절대값 엔코더의 출력값을 획득하는 (a) 단계; 상기 절대값 엔코더의 출력값을 기반으로 상기 BLDC 모터의 회전자의 위치를 결정하는 (b) 단계; 및 상기 결정된 회전자의 위치를 기반으로 상기 BLDC 모터에 제어 신호를 인가하는 (c) 단계를 포함할 수 있다. In order to achieve the above object, a rectification method of a BLDC motor includes an absolute encoder (BDC) that includes a brushless DC (BLDC) motor including a stator and a rotor. A method of commutation based on said absolute value encoder, said absolute value encoder is configured to rotate in dependence of said rotation of said rotor, said method comprising the steps of: (a) obtaining an output value of an absolute value encoder; (B) determining a position of the rotor of the BLDC motor based on the output value of the absolute encoder; And (c) applying a control signal to the BLDC motor based on the determined position of the rotor.
일 측면에 따르면, 상기 회전자의 위치를 결정하는 (b) 단계는, 미리 저장된 캘리브레이션 데이터를 기반으로 상기 절대값 엔코더의 출력값에 따른 상기 회전자의 위치를 결정하고, 상기 캘리브레이션 데이터는, 절대값 엔코더의 복수의 출력값들과 상기 복수의 출력값들에 각각 대응하는 회전자 위치들에 대한 정보들을 포함할 수 있다. According to one aspect, the step (b) of determining the position of the rotor, based on the pre-stored calibration data to determine the position of the rotor according to the output value of the absolute encoder, the calibration data, the absolute value The encoder may include information about a plurality of output values of the encoder and rotor positions corresponding to the plurality of output values, respectively.
일 측면에 따르면, 상기 캘리브레이션 데이터는, 상기 BLDC 모터를 캘리브레이션 모드로 설정하는 (d) 단계; 상기 회전자의 회전에 따라 발생하는 역기전력 (Back Electromotive Force, BEMF) 을 기반으로 상기 회전자의 위치를 결정하는 (e) 단계; 상기 역기전력을 기반으로 상기 회전자의 위치를 결정하는 시점의 절대값 엔코더의 출력값을 획득하는 (f) 단계; 및 상기 역기전력을 기반으로 결정된 회전자의 위치에 대한 정보 및 상기 획득한 절대값 엔코더의 출력값을 상기 캘리브레이션 데이터의 적어도 일부로서 저장하는 (g) 단계에 의해 상기 BLDC 모터의 구동 모드 설정 이전에 미리 생성된 것일 수 있다. According to one aspect, the calibration data, (d) setting the BLDC motor to the calibration mode; (E) determining a position of the rotor based on a back electromotive force (BEMF) generated by the rotation of the rotor; (F) obtaining an output value of an absolute value encoder at the time of determining the position of the rotor based on the counter electromotive force; And (g) storing information on the position of the rotor determined based on the counter electromotive force and the obtained absolute value encoder output value as at least part of the calibration data, before setting the driving mode of the BLDC motor. It may have been.
일 측면에 따르면, 상기 역기전력을 기반으로 상기 회전자의 위치를 결정하는 (e) 단계는, 상기 역기전력의 제로 크로싱 포인트 (Zero Crossing Point, ZCP) 를 기반으로 상기 회전자의 위치를 결정할 수 있다. According to an aspect, the step (e) of determining the position of the rotor based on the counter electromotive force may determine the position of the rotor based on a zero crossing point (ZCP) of the counter electromotive force.
일 측면에 따르면, 상기 역기전력의 제로 크로싱 포인트는 상기 BLDC 모터의 고정자를 구성하는 복수의 상 (Phase) 들마다 각각 획득되고, 상기 역기전력을 기반으로 상기 회전자의 위치를 결정하는 (e) 단계는, 상기 각 상들의 제로 크로싱 포인트들의 조합을 기반으로 상기 회전자의 기준 위치들을 결정할 수 있다. According to an aspect, the zero crossing point of the counter electromotive force is obtained for each of a plurality of phases constituting the stator of the BLDC motor, and the step (e) of determining the position of the rotor based on the counter electromotive force is The reference positions of the rotor may be determined based on a combination of zero crossing points of the respective phases.
일 측면에 따르면, 상기 저장하는 (g) 단계는, 상기 기준 위치들 사이에 균일 간격을 가지는 n 개의 상세 위치들을 더 결정하고, 상기 기준 위치들과 상기 기준 위치들에 각각 대응하는 절대값 엔코더의 출력값들 및 상기 상세 위치들과 상기 상세 위치들에 각각 대응하는 절대값 엔코더의 출력값들을 상기 캘리브레이션 데이터의 적어도 일부로서 저장할 수 있다. According to an aspect, the storing step (g) further determines n detailed positions having a uniform spacing between the reference positions, and determines an absolute value encoder corresponding to the reference positions and the reference positions, respectively. Output values and output values of the absolute value encoder corresponding to the detailed positions and the detailed positions may be stored as at least a part of the calibration data.
일 측면에 따르면, 상기 제어 신호는, 상기 기준 위치 및 상세 위치에 대한 정보를 기반으로, 상기 BLDC 모터의 동작에 따른 토크 리플을 보상하도록 상기 BLDC 모터를 제어할 수 있다. According to an aspect, the control signal may control the BLDC motor to compensate for torque ripple according to the operation of the BLDC motor based on the reference position and the detailed position information.
일 측면에 따르면, 상기 (a) 단계 내지 (c) 단계는, 상기 BLDC 모터의 구동 모드에서 이루어지고, 상기 BLDC 모터는 상기 구동 모드에서, 상기 캘리브레이션 모드에서보다 저속으로 회전자가 회전하도록 제어될 수 있다. According to an aspect, steps (a) to (c) may be performed in a driving mode of the BLDC motor, and the BLDC motor may be controlled to rotate the rotor at a lower speed in the driving mode than in the calibration mode. have.
일 측면에 따르면, 상기 (a) 단계 내지 (c) 단계는, 상기 BLDC 모터의 구동 모드에서 이루어지고, 상기 BLDC 모터는 상기 구동 모드에서, 공회전 없이 정지 상태로부터 요구되는 각도만큼 회전하도록 제어될 수 있다. According to an aspect, the steps (a) to (c) may be performed in the driving mode of the BLDC motor, and the BLDC motor may be controlled to rotate in the driving mode by the required angle from the stopped state without idling. have.
일 측면에 따르면, 상기 제어 신호는 정류 (Commutation) 신호이고, 상기 BLDC 모터의 고정자를 구성하는 복수의 상 (Phase) 들에 각각 상이한 전기 신호를 전달하도록 구성될 수 있다. According to one aspect, the control signal is a commutation signal, and may be configured to transmit different electrical signals to each of the plurality of phases constituting the stator of the BLDC motor.
일 측면에 따르면, 상기 전기 신호는, 전류 신호 및 전압 신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. According to an aspect, the electrical signal may include at least one of a current signal and a voltage signal.
일 측면에 따르면, 상기 절대값 엔코더는 상기 BLDC 모터에 의해 구동되는 장치의 회전 위치 제어 및 속도 제어 중 적어도 하나를 위해 구비된 절대값 엔코더일 수 있다. According to an aspect, the absolute encoder may be an absolute encoder provided for at least one of rotational position control and speed control of a device driven by the BLDC motor.
일 측면에 따르면, 상기 캘리브레이션 모드에서 상기 BLDC 모터의 회전자의 회전은 상기 BLDC 모터 외부에서 전달된 동력을 기반으로 수행될 수 있다. According to one aspect, the rotation of the rotor of the BLDC motor in the calibration mode may be performed based on the power transmitted from the outside of the BLDC motor.
본 발명의 다른 실시예에 따른 BLDC 모터 제어 시스템은, BLDC (Brushless DC) 모터를 절대값 엔코더 (Absolute Encoder) 를 기반으로 정류 (Commutation) 하기 위한 BLDC 모터 제어 시스템으로서, 고정자 (Stator) 및 회전자 (Rotor) 를 포함하는 BLDC 모터; 상기 회전자의 회전에 종속하여 회전하도록 구성된 절대값 엔코더; 상기 절대값 엔코더로부터 수신한 상기 절대값 엔코더의 출력값을 기반으로 상기 BLDC 모터의 회전자의 위치를 결정하는 위치 결정부; 및 상기 결정된 회전자의 위치를 기반으로 상기 BLDC 모터에 제어 신호를 인가하는 제어부를 포함할 수 있다. The BLDC motor control system according to another embodiment of the present invention is a BLDC motor control system for commutating a BLDC (Brushless DC) motor based on an absolute encoder, including a stator and a rotor. BLDC motor including (Rotor); An absolute encoder configured to rotate in dependence of the rotation of the rotor; A positioning unit determining a position of the rotor of the BLDC motor based on an output value of the absolute encoder received from the absolute encoder; And a controller configured to apply a control signal to the BLDC motor based on the determined position of the rotor.
일 측면에 따르면, 상기 절대값 엔코더의 복수의 출력값들과 상기 복수의 출력값들에 각각 대응하는 회전자 위치들에 대한 정보들을 포함하는 캘리브레이션 데이터를 저장하는 저장부를 더 포함하고, 상기 위치 결정부는, 상기 저장부에 미리 저장된 상기 캘리브레이션 데이터를 기반으로 상기 절대값 엔코더의 출력값에 따른 상기 회전자의 위치를 결정할 수 있다. According to an aspect of the present disclosure, the apparatus may further include a storage unit configured to store calibration data including a plurality of output values of the absolute encoder and information about rotor positions corresponding to the plurality of output values, respectively, wherein the position determiner includes: The position of the rotor according to the output value of the absolute value encoder may be determined based on the calibration data previously stored in the storage unit.
일 측면에 따르면, 상기 캘리브레이션 데이터는, 상기 BLDC 모터를 캘리브레이션 모드로 설정하고; 상기 회전자의 회전에 따라 발생하는 역기전력 (Back Electromotive Force, BEMF) 을 기반으로 상기 회전자의 위치를 결정하고; 상기 역기전력을 기반으로 상기 회전자의 위치를 결정하는 시점의 절대값 엔코더의 출력값을 획득하고; 그리고 상기 역기전력을 기반으로 결정된 회전자의 위치에 대한 정보 및 상기 획득한 절대값 엔코더의 출력값을 상기 캘리브레이션 데이터의 적어도 일부로서 저장하는 것에 의해 상기 BLDC 모터의 구동 모드 설정 이전에 미리 생성되어 상기 저장부에 저장된 것일 수 있다. According to an aspect, the calibration data may include: setting the BLDC motor to a calibration mode; Determine a position of the rotor based on a Back Electromotive Force (BEMF) generated as the rotor rotates; Acquiring an output value of an absolute value encoder at the time of determining the position of the rotor based on the counter electromotive force; And storing the information on the position of the rotor determined based on the counter electromotive force and the output value of the obtained absolute value encoder as at least a part of the calibration data to be previously generated before setting the driving mode of the BLDC motor. It may be stored in.
일 측면에 따르면, 상기 저장부는 비휘발성 메모리일 수 있다.In example embodiments, the storage unit may be a nonvolatile memory.
본 발명의 다른 실시예에 따른 절대값 엔코더를 기반으로 BLDC 모터를 캘리브레이션 하기 위한 방법은, 고정자 (Stator) 및 회전자 (Rotor) 를 포함하는 BLDC (Brushless DC) 모터를 절대값 엔코더 (Absolute Encoder) 를 기반으로 캘리브레이션하는 방법으로서, 상기 절대값 엔코더는 상기 회전자의 회전에 종속하여 회전하도록 구성되고, 상기 방법은, 상기 BLDC 모터를 캘리브레이션 모드로 설정하는 단계; 상기 회전자의 회전에 따라 발생하는 역기전력 (Back Electromotive Force, BEMF) 을 기반으로 상기 회전자의 위치를 결정하는 단계; 상기 역기전력을 기반으로 상기 회전자의 위치를 결정하는 시점의 절대값 엔코더의 출력값을 획득하는 단계; 및 상기 역기전력을 기반으로 결정된 회전자의 위치에 대한 정보 및 상기 획득한 절대값 엔코더의 출력값을 상기 캘리브레이션 데이터의 적어도 일부로서 저장하는 단계를 포함할 수 있다. According to another embodiment of the present invention, a method for calibrating a BLDC motor based on an absolute encoder may include a brushless DC (BLDC) motor including a stator and a rotor. The absolute value encoder is configured to rotate in dependence of the rotation of the rotor, the method comprising: setting the BLDC motor to a calibration mode; Determining a position of the rotor based on a back electromotive force (BEMF) generated by the rotation of the rotor; Acquiring an output value of an absolute value encoder at the time of determining the position of the rotor based on the counter electromotive force; And storing the information on the position of the rotor determined based on the counter electromotive force and the output value of the obtained absolute value encoder as at least part of the calibration data.
본 발명의 다른 실시예에 따른 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체는, 프로세서 실행 가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체로서, 상기 명령어들은 고정자 (Stator) 및 회전자 (Rotor) 를 포함하는 BLDC (Brushless DC) 모터를 절대값 엔코더 (Absolute Encoder) 를 기반으로 정류 (Commutation) 하기 위한 명령어들이고, 상기 절대값 엔코더는 상기 회전자의 회전에 종속하여 회전하도록 구성되며, 상기 명령어들은 상기 프로세서에 의해 실행되었을 때, 절대값 엔코더의 출력값을 획득하고; 상기 절대값 엔코더의 출력값을 기반으로 상기 BLDC 모터의 회전자의 위치를 결정하고; 그리고 상기 결정된 회전자의 위치를 기반으로 상기 BLDC 모터에 제어 신호를 인가하도록 구성될 수 있다. A computer readable storage medium according to another embodiment of the present invention is a computer readable storage medium including processor executable instructions, wherein the instructions include a brushless DC (BLDC) including a stator and a rotor. Instructions for commutating the motor based on an absolute encoder, wherein the absolute encoder is configured to rotate in dependence of the rotation of the rotor, and when the instructions are executed by the processor, Obtain an output value of the absolute encoder; Determine a position of the rotor of the BLDC motor based on the output value of the absolute encoder; And it may be configured to apply a control signal to the BLDC motor based on the determined position of the rotor.
본 발명의 다른 실시예에 따른 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체는, 프로세서 실행 가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체로서, 상기 명령어들은 고정자 (Stator) 및 회전자 (Rotor) 를 포함하는 BLDC (Brushless DC) 모터를 절대값 엔코더 (Absolute Encoder) 를 기반으로 캘리브레이션하기 위한 명령어들이고, 상기 절대값 엔코더는 상기 회전자의 회전에 종속하여 회전하도록 구성되며, 상기 명령어들은 상기 프로세서에 의해 실행되었을 때, 상기 BLDC 모터를 캘리브레이션 모드로 설정하고; 상기 회전자의 회전에 따라 발생하는 역기전력 (Back Electromotive Force, BEMF) 을 기반으로 상기 회전자의 위치를 결정하고; 상기 역기전력을 기반으로 상기 회전자의 위치를 결정하는 시점의 절대값 엔코더의 출력값을 획득하고; 그리고 상기 역기전력을 기반으로 결정된 회전자의 위치에 대한 정보 및 상기 획득한 절대값 엔코더의 출력값을 상기 캘리브레이션 데이터의 적어도 일부로서 저장하게 하도록 구성될 수 있다. A computer readable storage medium according to another embodiment of the present invention is a computer readable storage medium including processor executable instructions, wherein the instructions include a brushless DC (BLDC) including a stator and a rotor. Instructions for calibrating a motor based on an absolute encoder, wherein the absolute encoder is configured to rotate in dependence of the rotation of the rotor, and when the instructions are executed by the processor, the BLDC motor Set to calibration mode; Determine a position of the rotor based on a Back Electromotive Force (BEMF) generated as the rotor rotates; Acquiring an output value of an absolute value encoder at the time of determining the position of the rotor based on the counter electromotive force; And store the information about the position of the rotor determined based on the counter electromotive force and the output value of the obtained absolute value encoder as at least part of the calibration data.
게시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 게시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The published technology may have the following effects. However, since a specific embodiment does not mean to include all of the following effects or only the following effects, it should not be understood that the scope of the disclosed technology is limited by this.
전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터의 정류 및 캘리브레이션 방법과 제어 시스템에 따르면, BLDC 모터의 회전자에 종속하여 회전하는 절대값 엔코더의 출력값을 기반으로 회전자의 고정자에 대한 상대 위치를 결정하도록 함으로써, 홀 센서를 구비하지 않고서도 BLDC 모터의 정류가 가능하며, 정류를 위한 별도의 엔코더를 구비하지 않고 BLDC 모터에 의해 구동되는 장치의 위치나 속도 제어를 위해 구비된 절대값 엔코더를 그대로 BLDC 모터의 정류에도 사용할 수 있다. 따라서, BLDC 모터의 소형화 및 경량화가 가능한 장점이 있다. According to the method and control system for rectifying and calibrating a BLDC motor based on the absolute encoder according to the embodiment of the present invention described above, the rotor is based on the output value of the absolute encoder rotating in dependence on the rotor of the BLDC motor. By determining the relative position with respect to the stator of the, it is possible to rectify the BLDC motor without a Hall sensor, and to control the position or speed of the device driven by the BLDC motor without a separate encoder for rectification The absolute encoder provided can be used for rectifying the BLDC motor as it is. Therefore, there is an advantage that the size and weight of the BLDC motor can be reduced.
또한, BLDC 모터의 구동 모드에서는 별도의 역기전력에 대한 검출 없이 절대값 엔코더의 출력값을 기반으로 회전자의 위치를 결정할 수 있으므로, BLDC 모터의 정지 상태에서도 사용자의 요구에 따른 정밀 회전 제어가 가능하고, 역기전력의 측정이 용이하지 않은, 낮은 속도나 낮은 토크에서의 BLDC 모터의 구동 제어가 가능하다. In addition, in the driving mode of the BLDC motor, the position of the rotor can be determined based on the output value of the absolute encoder without detecting the counter electromotive force, so that precise rotation control is possible according to the user's request even when the BLDC motor is stopped. It is possible to control the drive of a BLDC motor at low speed or low torque, which is not easy to measure counter electromotive force.
나아가, 고해상도의 절대값 엔코더를 사용하는 것에 의해, 종래 홀 센서 기반 제어나 역기전력 기반 제어에 비해 훨씬 상세하게 회전자의 위치를 결정할 수 있고, 회전자의 상세 위치를 기반으로 BLDC 모터를 보다 정밀하게 제어하는 것이 가능한 유리한 효과를 가진다.Furthermore, by using a high resolution absolute encoder, the position of the rotor can be determined in more detail than conventional Hall sensor based control or counter electromotive force based control, and the BLDC motor can be more precisely based on the detailed position of the rotor. It is advantageous to control.
도 1 은 홀 센서 기반 BLDC 모터의 구성을 나타낸다. 1 shows a configuration of a Hall sensor based BLDC motor.
도 2 는 도 1 의 홀 센서 기반 BLDC 모터의 홀 센서 값에 따른 상태 및 인가 전압 제어를 나타낸다. FIG. 2 illustrates state and applied voltage control according to Hall sensor values of the Hall sensor-based BLDC motor of FIG. 1.
도 3 은 센서리스 BLDC 모터의 구성을 나타낸다. 3 shows a configuration of a sensorless BLDC motor.
도 4 는 도 3 의 센서리스 BLDC 모터의 역기전력의 제로 크로싱 포인트를 나타낸다. 4 illustrates a zero crossing point of counter electromotive force of the sensorless BLDC motor of FIG.
도 5a 는 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터의 구성을 나타낸다. 5A illustrates a configuration of a BLDC motor according to an embodiment of the present invention.
도 5b 는 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터의 절대값 엔코더를 나타낸다. 5B illustrates an absolute value encoder of a BLDC motor according to an embodiment of the present invention.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 절대값 엔코더 (Absolute Encoder) 를 기반으로 하는 BLDC 모터 제어 시스템의 구성을 나타낸다. FIG. 6 illustrates a configuration of a BLDC motor control system based on an absolute encoder according to an embodiment of the present invention.
도 7 은 BLDC 모터의 복수의 상태들에 각각 대응하는 홀 센서 값과 엔코더 값의 비교를 나타낸다. 7 illustrates a comparison of an encoder value and a hall sensor value respectively corresponding to a plurality of states of a BLDC motor.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 절대값 엔코더 기반 BLDC 모터 제어의 절차를 나타내는 흐름도이다. 8 is a flowchart illustrating a procedure of absolute encoder based BLDC motor control according to an embodiment of the present invention.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터의 정류 방법의 흐름도이다. 9 is a flowchart of a method of rectifying a BLDC motor based on an absolute encoder according to an embodiment of the present invention.
도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터의 캘리브레이션 방법의 흐름도이다. 10 is a flowchart illustrating a calibration method of a BLDC motor based on an absolute encoder according to an embodiment of the present invention.
도 11 은 역기전력의 제로 크로싱 포인트 검출의 개념도이다. 11 is a conceptual diagram of zero crossing point detection of counter electromotive force.
도 12 는 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터 캘리브레이션의 개념도이다. 12 is a conceptual diagram of a BLDC motor calibration according to an embodiment of the present invention.
도 13 은 도 12 의 캘리브레이션을 위한 어플리케이션의 실행 예시도이다. FIG. 13 illustrates an example of executing an application for calibration of FIG. 12.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.As the present invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. The term and / or includes a combination of a plurality of related items or any item of a plurality of related items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that another component may be present in the middle. Should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present disclosure does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art, and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. In the following description of the present invention, the same reference numerals are used for the same elements in the drawings and redundant descriptions of the same elements will be omitted.
홀 센서 기반 BLDC 모터 제어Hall sensor based BLDC motor control
도 1 은 홀 센서 기반 BLDC 모터의 구성을 나타내고, 도 2 는 도 1 의 홀 센서 기반 BLDC 모터의 홀 센서 값에 따른 상태 및 인가 전압 제어를 나타낸다. 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 홀 센서 기반의 BLDC 모터는 각 상의 터미널들 사이에 자기장을 검출하는 복수의 홀 센서들을 구비하는 것에 의해 회전자의 위치를 검출하였다. 보다 구체적으로, 도 1 을 참조하면, 홀 센서 기반의 BLDC 모터는 예를 들어 U, V, W 의 3 개의 상 (phase) 을 가지는 고정자와, 고정자와 소정 간격을 두고 배치되어 고정자에 발생하는 자기장을 기반으로 회전하는 회전자를 포함한다. 회전자는 영구 자석으로 구성될 수 있고, 고정자의 U 상은 서로 연결되는 U1 코일과 U2 코일을 포함하고, V 상은 서로 연결되는 V1 코일과 V2 코일을 포함하며, W 상은 서로 연결되는 W1 코일과 W2 코일을 포함한다. 따라서, BLDC 모터는 각 코일의 터미널들에 의해 구분되는 6 개의 구역으로 구분될 수 있고, 회전자의 고정자에 대한 상대 위치에 따라 6 개의 상태 (state) 로 분류될 수 있다. 고정자의 각 상의 코일들에 각각 대응되는 터미널들 중 특정 터미널들에 (+) 전압과 (-) 전압이 각각 인가되는 것에 응답하여 회전자가 고정자의 특정 코일에 밀리거나 당겨지는 것에 의해 회전자가 회전하도록 구성된다. FIG. 1 illustrates a configuration of a Hall sensor-based BLDC motor, and FIG. 2 illustrates control of states and applied voltages according to Hall sensor values of the Hall sensor-based BLDC motor of FIG. 1. As shown in Figs. 1 and 2, the Hall sensor based BLDC motor detected the position of the rotor by having a plurality of Hall sensors detecting a magnetic field between the terminals of each phase. More specifically, referring to FIG. 1, a Hall sensor-based BLDC motor includes, for example, a stator having three phases of U, V, and W, and a magnetic field disposed at a predetermined distance from the stator and generated in the stator. It includes a rotor that rotates based on. The rotor may consist of a permanent magnet, the U phase of the stator comprising a U 1 coil and a U 2 coil connected to each other, the V phase comprising a V 1 coil and a V 2 coil connected to each other, and the W phase connected to each other It includes 1 coil and W 2 coils. Thus, the BLDC motor can be divided into six zones separated by terminals of each coil, and can be classified into six states according to the relative position of the rotor to the stator. To allow the rotor to rotate by being pushed or pulled by a particular coil of the stator in response to the application of positive and negative voltages to specific ones of the terminals respectively corresponding to the coils of each phase of the stator. It is composed.
여기서, 3 개의 홀 센서 (HU, HV, HW) 가 배치되어, 회전자의 위치에 따라 상이한 자기장을 검출한다. 홀 센서들은 자기장의 검출 또는 미검출에 따라 각각 1 또는 0 의 값을 출력할 수 있고, 3 개의 홀 센서들 각각의 출력값들의 조합에 의해, 고정자에 대한 현재 회전자의 상대적인 위치를 검출할 수 있다. 도 1 의 우측에 도시된 바와 같이, 회전자의 회전에 따라 3 개의 홀 센서 (HU, HV, HW) 는 O 또는 1 의 상이한 값을 가지는 것을 반복하게 된다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 회전자의 고정자에 대한 상대 위치에 따른 상태 (state) 가, 회전자의 회전에 따라 제 1 상태 내지 제 6 상태를 반복하며 변화하는 동안, HU 홀 센서 (Hall U), HV 홀 센서 (Hall V), HW 홀 센서 (Hall W) 의 값이 변동되고, 3 개의 홀 센서 (HU, HV, HW) 의 값의 조합은 각각의 상태에 매칭될 수 있다 (예를 들어, 제 1 상태에서 001, 제 2 상태에서 011, 제 3 상태에서 010, 제 4 상태에서 110, 제 5 상태에서 100, 제 6 상태에서 101). 즉, 회전자가 1 회전하는 동안, 홀 센서 값들의 조합은 6 개의 영역에 대응하는 6 개의 상이한 값을 가지도록 구성될 수 있다. Here, three Hall sensors H U , H V , H W are arranged to detect different magnetic fields depending on the position of the rotor. Hall sensors may output a value of 1 or 0, respectively, upon detection or no detection of a magnetic field, and by combination of the output values of each of the three Hall sensors, the relative position of the current rotor relative to the stator may be detected. . As shown on the right side of FIG. 1, the three Hall sensors H U , H V , H W are repeated with different values of O or 1 as the rotor rotates. As shown in FIG. 2, while the state according to the position of the rotor relative to the stator changes while repeating the first to sixth states according to the rotation of the rotor, the H U Hall sensor (Hall) U), H V Hall sensor (Hall V), H W Hall sensor (Hall W) value is changed, the combination of the values of the three Hall sensors (H U , H V , H W ) match each state (Eg, 001 in a first state, 011 in a second state, 010 in a third state, 110 in a fourth state, 100 in a fifth state, 101 in a sixth state). In other words, while the rotor rotates once, the combination of Hall sensor values may be configured to have six different values corresponding to six regions.
모터에 포함된 3 개의 상들은 동시에 활성화되지 않으며, 회전자의 위치에 따라 제어기는 한 번에 2 개의 상에 대해서만 활성화시킬 수 있다. 따라서 모터의 적절한 활성화 시퀀스를 위해 회전자의 위치가 필요하고, 각각의 상들에 인가되는 전압을 전환하는 과정을 정류 (commutation) 라고 할 수 있다. 즉, 회전자의 위치가 정류를 위해 사용된다. 따라서, 홀 센서 기반의 BLDC 모터에서는, 홀 센서 값의 획득에 따라 회전자의 위치를 결정할 수 있고, 회전자의 위치에 따라 도 2 의 하단부에 도시된 바와 같이 U, V, W 의 각각의 상들에 대해 인가되는 전압을 제어하여 회전자의 회전을 제어할 수 있다. The three phases included in the motor are not active at the same time, and depending on the position of the rotor, the controller can only activate two phases at a time. Therefore, the position of the rotor is required for the proper activation sequence of the motor, and the process of switching the voltage applied to each phase can be referred to as commutation. That is, the position of the rotor is used for commutation. Therefore, in the Hall sensor-based BLDC motor, the position of the rotor can be determined according to the acquisition of the Hall sensor value, and respective phases of U, V, and W as shown in the lower portion of FIG. 2 according to the position of the rotor. The rotation of the rotor can be controlled by controlling the voltage applied to the.
다만, BLDC 모터가 다양한 산업 분야에 적용되기 시작하면서, BLDC 모터의 소형화 및 경량화에 대한 필요성이 대두되었다. 나아가, 홀 센서들을 추가하는 것은 BLDC 모터의 제작에 대한 비용을 증가시킬 뿐만 아니라, 홀 센서를 정확히 배치하는 것이 용이하지 않아 통상적으로 대략 10 % 정도 까지의 위치에 대한 오류가 발생될 수 있다. 또, 고온이나 고압과 같이 가혹 환경에서 BLDC 모터가 사용되는 경우, 또는 장기간에 걸쳐 BLDC 모터가 구동되는 경우, 홀 센서는 쉽게 손상될 수 있으며 이는 오류율의 증가로 귀결될 수 있다. 뿐만 아니라, 홀 센서에 의한 출력값들의 조합은 낮은 해상도를 가지므로 (각각의 사이클에 대해 단지 6 개의 단계들만을 가짐), 사인 곡선적인 정류 (sinusoidal commutation) 또는 토크 리플 보상을 수행하기가 어렵다. However, as BLDC motors are being applied to various industrial fields, there is a need for miniaturization and light weight of BLDC motors. Furthermore, adding Hall sensors not only increases the cost for the fabrication of BLDC motors, but it is also not easy to correctly position the Hall sensors, which can result in errors for positions typically up to about 10%. In addition, when the BLDC motor is used in a harsh environment such as high temperature or high pressure, or when the BLDC motor is driven for a long time, the hall sensor may be easily damaged, which may result in an increase in the error rate. In addition, since the combination of output values by the Hall sensor has a low resolution (only six steps for each cycle), it is difficult to perform sinusoidal commutation or torque ripple compensation.
센서리스 BLDC 모터 제어Sensorless BLDC Motor Control
도 3 은 센서리스 BLDC 모터의 구성을 나타내고, 도 4 는 도 3 의 센서리스 BLDC 모터의 역기전력의 제로 크로싱 포인트를 나타낸다. 전술한 홀 센서 기반 제어의 문제점을 해결하기 위해, 홀 센서를 구비하지 않고, 회전자의 회전에 따른 역기전력 (Back Electromotive Force, BEMF) 을 검출하여 회전자의 위치를 결정하는 센서리스 BLDC 모터 제어가 가능하다. 3 shows the configuration of the sensorless BLDC motor, and FIG. 4 shows the zero crossing point of the counter electromotive force of the sensorless BLDC motor of FIG. In order to solve the above-mentioned problems of Hall sensor-based control, a sensorless BLDC motor control which does not include a hall sensor and determines the position of the rotor by detecting back electromotive force (BEMF) according to the rotation of the rotor is provided. It is possible.
회전자가 고정자와의 상대 위치를 변경하면서 회전하면, 고정자 내에는 역기전력이라고 불리는 특정 전압이 발생된다. 이러한 역기전력을 모니터링하고, 고정자를 구성하는 복수의 상 (phase) 들 각각에 대해서 발생된 역기전력의 제로 크로싱 포인트 (Zero Crossing Point, ZCP) 를 검출하는 것에 의해, 제어기는 고정자에 대한 회전자의 상대 위치를 결정할 수 있다. 도 3 에 도시된 바와 같이, BLDC 모터 (330) 의 각 상들 (A, B, C) 의 대응되는 터미널들과, 각 상들의 중성점 (N) 에 검출 및 제어 회로 (310) 가 커넥트 될 수 있다. 따라서, 도 4 에 도시된 바와 같이, 회전자의 회전에 따라 고정자의 각 상들에 발생하는 역기전력을 모니터링 할 수 있고, 각각의 상들에 대한 역기전력이 0 이 되는 지점을 제로 크로싱 포인트로서 검출할 수 있다. 이러한 복수의 제로 크로싱 포인트들의 조합을 이용하여 검출 및 제어 회로 (310) 는 회전자의 상대 위치에 따른 상태 (state) 를 결정할 수 있으며, 결정된 고정자의 위치에 따른 상태를 기반으로 BLDC 모터 (330) 의 각 상들의 터미널들에 적절한 전압이 인가될 수 있도록 인버터부 (320) 를 제어할 수 있다. When the rotor rotates while changing its relative position with the stator, a specific voltage called back electromotive force is generated in the stator. By monitoring this counter electromotive force and detecting the zero crossing point (ZCP) of the counter electromotive force generated for each of the plurality of phases constituting the stator, the controller can determine the relative position of the rotor with respect to the stator. Can be determined. As shown in FIG. 3, the detection and control circuit 310 can be connected to the corresponding terminals of each phase A, B, C of the BLDC motor 330 and the neutral point N of each phase. . Therefore, as shown in FIG. 4, the counter electromotive force generated in each phase of the stator according to the rotation of the rotor can be monitored, and a point at which the counter electromotive force for each phase becomes zero can be detected as a zero crossing point. . Using the combination of the plurality of zero crossing points, the detection and control circuit 310 may determine a state according to the relative position of the rotor, and the BLDC motor 330 based on the determined state according to the position of the stator. The inverter unit 320 may be controlled so that an appropriate voltage may be applied to terminals of the respective phases.
이와 같은 역기전력 기반의 센서리스 BLDC 모터 제어 방법의 가장 큰 장점은 하드웨어 구성의 단순성이다. 또한, 로봇과 같은 특정 산업 분야에서는 BLDC 모터에 대한 소형화 및 경량화에 대한 요구가 존재하며, 고온이나 고압의 작업 환경에서 홀 센서의 정확도가 저하하는 문제 역시 고려할 때, 홀 센서를 적용하지 않고 고정자에 대한 회전자의 상대 위치를 결정하는 것이 유리하다. The main advantage of this counter electromotive force based sensorless BLDC motor control method is the simplicity of hardware configuration. In addition, in certain industrial fields such as robots, there is a demand for miniaturization and lightening of the BLDC motor, and considering the problem of deteriorating the accuracy of the hall sensor in a high temperature or high pressure working environment, the hall sensor is not applied to the stator. It is advantageous to determine the relative position of the rotor relative to.
다만, 역기전력은 회전자가 고정자를 따라 회전하고 있는 동안에만 생성되므로, 정지 상태에서 구동을 개시할 때 어려움이 있다. 즉, 역기전력을 기반으로 하는 센서리스 BLDC 모터 제어 방법은, 모터가 정지된 상태에서 회전자의 위치를 결정할 수 없고, 모터의 구동에 따라 회전자가 일정 속도 이상으로 회전하여 역기전력의 측정이 이루어진 후에야 회전자의 위치를 결정할 수 있다. 따라서, 부드럽고 정확한 구동 개시가 불가능하다. 뿐만 아니라, 모터의 회전 속도가 특정한 값에 이르러서야 역기전력의 모니터링이 가능하다. However, since the counter electromotive force is generated only while the rotor is rotating along the stator, it is difficult to start driving in the stationary state. That is, the sensorless BLDC motor control method based on counter electromotive force cannot determine the position of the rotor when the motor is stopped, and only after the rotor is rotated at a certain speed according to the driving of the motor to measure the counter electromotive force. The position of the former can be determined. Therefore, smooth and accurate drive initiation is impossible. In addition, the counter electromotive force can be monitored only when the rotational speed of the motor reaches a certain value.
그러나, 예를 들어 로봇 분야에서는 관절이 정지 상태에서 사용자의 요구에 따라 소정 각도 회전하도록 제어해야 할 필요가 있고, 저속 움직임이 고속 움직임보다 더 자주 요구되는 경향이 있다. 따라서, 요구되는 구동 속도가 느리거나 요구되는 토크가 낮아 회전자의 회전에 따른 역기전력의 검출이 용이하지 않을 수도 있으므로, 역기전력 기반의 센서리스 BLDC 모터 제어 매커니즘은 로봇 분야에서 적용되기에는 어려움이 있다. However, in the field of robots, for example, it is necessary to control the joint to rotate at an angle according to the user's request in the stationary state, and slow motion tends to be required more frequently than high speed motion. Therefore, since the required driving speed is low or the required torque is low, it may not be easy to detect the counter electromotive force due to the rotation of the rotor. Therefore, the counter electromotive force-based sensorless BLDC motor control mechanism is difficult to be applied in the robot field.
절대값 엔코더 기반 BLDC 모터 제어 시스템BLDC motor control system based on absolute encoder
본 발명의 일 실시예에 따른 절대값 엔코더 기반의 BLDC 모터 제어는, 전술한 종래 BLDC 모터 제어의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, BLDC 모터의 회전자에 종속하여 회전하는 절대값 엔코더의 출력값을 기반으로 회전자의 고정자에 대한 상대 위치를 결정하도록 할 수 있다. 따라서, 홀 센서를 구비하지 않아 소형화 및 경량화가 가능하면서도, 정지 상태에서의 정밀 회전 제어 및 낮은 속도나 낮은 토크에서의 제어가 가능하다. The absolute value encoder based BLDC motor control according to an embodiment of the present invention is to solve the above-described problems of the conventional BLDC motor control, and is based on the output value of the absolute value encoder that rotates depending on the rotor of the BLDC motor. It is possible to determine the relative position of the rotor with respect to the stator. Therefore, it is possible to miniaturize and reduce the weight by not providing a hall sensor, but at the same time, it is possible to control precise rotation in a stationary state and control at low speed or low torque.
도 5a 는 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터의 구성을 나타내고, 도 5b 는 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터의 절대값 엔코더를 나타낸다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터는 고정자 (10) 및 상기 고정자 (10) 와의 관계에서 상대 위치를 변경하면서 회전하는 회전자 (20) 를 포함할 수 있다. 회전자 (20) 에는 회전자 (20) 의 회전에 종속하여 회전하는 절대값 엔코더 (30) 가 연결될 수 있다. 여기서, 일 측면에 따르면, BLDC 모터는 3 상의 모터일 수 있고, 홀 센서를 구비하지 않는다. 절대값 엔코더 (30) 는 예를 들어 16 비트의 해상도를 가지는 고해상도 절대값 엔코더가 사용될 수 있어, 회전자 (20) 가 한바퀴 회전할 때, 이에 종속되는 절대값 엔코더 (30) 는 0 내지 65535 의 값을 출력할 수 있다. 홀 센서를 대신하여, 절대값 엔코더 (30) 의 출력값이 회전자 (20) 의 위치를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 5A illustrates a configuration of a BLDC motor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5B illustrates an absolute value encoder of a BLDC motor according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5A, a BLDC motor according to an embodiment of the present invention may include a stator 10 and a rotor 20 that rotates while changing a relative position in relation to the stator 10. The rotor 20 may be connected to an absolute encoder 30 which rotates in dependence on the rotation of the rotor 20. Here, according to one aspect, the BLDC motor may be a three-phase motor and does not have a hall sensor. The absolute value encoder 30 may be used, for example, a high resolution absolute value encoder having a resolution of 16 bits, so that when the rotor 20 rotates one turn, the absolute value encoder 30 subordinate to the absolute value encoder is 0 to 65535. You can print the value. In place of the hall sensor, the output of the absolute encoder 30 can be used to determine the position of the rotor 20.
절대값 엔코더는 예를 들어 광학식 엔코더 및 자기식 엔코더 중 어느 하나일 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 회전 위치를 출력할 수 있는 임의의 방식의 절대값 엔코더 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 예를 들어, 광학식 엔코더가 사용될 경우, 도 5b 에 도시된 바와 같이, 절대값 엔코더 (30a) 는 절대값 엔코더의 회전에 따른 위치를 정확히 결정할 수 있도록, 디스크의 회전 각도 별로 상이한 형태의 슬릿이 형성될 수 있다. 예를 들어 고정된 위치에 구비된 레이저와 같은 검출기를 통해 슬릿의 패턴을 확인함으로써, 절대값 엔코더는 회전 위치를 정확히 나타내는 값을 출력할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터 제어는, 회전자의 회전에 종속하여 회전하도록 구성 (예를 들어, 회전자와 동일한 회전축을 공유) 된 절대값 엔코더의 출력값을 기반으로 회전자의 고정자에 대한 상대적인 위치를 검출할 수 있고, 이를 통해 정류 (commutation) 를 제어하는 것이 가능하다. The absolute encoder may be, for example, one of an optical encoder and a magnetic encoder, but is not limited thereto. Any one of an absolute encoder capable of outputting a rotation position may be used. For example, when an optical encoder is used, as shown in FIG. 5B, the absolute encoder 30a forms different slits for each rotation angle of the disc so that the position according to the rotation of the absolute encoder can be accurately determined. Can be. For example, by checking the pattern of the slit through a detector such as a laser provided at a fixed position, the absolute value encoder can output a value that accurately indicates the rotational position. BLDC motor control based on an absolute encoder according to an embodiment of the present invention, the output value of the absolute encoder configured to rotate in accordance with the rotation of the rotor (for example, share the same axis of rotation with the rotor) It is possible to detect the relative position of the rotor with respect to the stator on the basis, it is possible to control the commutation (through this).
일 측면에 따르면, BLDC 모터에 의해 구동되는 장치의 정밀한 회전 위치를 제어하기 위해, BLDC 모터에 절대값 엔코더를 부가하는 형태가 가능하다. 이 경우에, 본 발명의 일 실시예에 따른 절대값 엔코더 기반의 BLDC 모터 제어는, 별도의 추가적인 하드웨어 구성을 부가하지 않고서도 홀 센서를 이용하지 않고, 구동 모드에서의 역기전력 검출도 요구하지 않는 BLDC 모터의 정류가 가능하다. According to one aspect, it is possible to add an absolute encoder to the BLDC motor to control the precise rotational position of the device driven by the BLDC motor. In this case, the BLDC motor control based on the absolute encoder according to the embodiment of the present invention does not use a Hall sensor without adding an additional hardware configuration, and does not require back electromotive force detection in a driving mode. Motor commutation is possible.
절대값 엔코더의 출력값을 기반으로 회전자의 고정자에 대한 상대 위치를 결정하기 위해, BLDC 모터가 구동 모드로 작동하기 이전에 적어도 1 회의 캘리브레이션 모드 작동을 통해, 미리 회전자의 위치 및 이에 대응하는 절대값 엔코더의 출력값을 대응시킨 캘리브레이션 정보를 획득하는 것이 요구된다. 일 실시예에 따르면, 모터 캘리브레이션 정보를 획득하는 것은 홀 센서들의 측정 값과 대응되는 절대값 엔코더의 출력값들을 기록하는 절차일 수 있다. 도 7 은 BLDC 모터의 복수의 상태들에 각각 대응하는 홀 센서 값과 엔코더 값의 비교를 나타낸다. 도 7 에 도시된 바와 같이, U, V, W 의 3 개의 상을 가지는 BLDC 모터는 회전자의 고정자에 대한 위치에 따라 6 개의 영역으로 분리될 수 있고, 홀 센서를 구비한 BLDC 모터에서는 각각의 영역별로 홀 센서 출력 값 (710-1, 710-2, 710-3, 710-4, 710-5, 710-6) 을 가지게 된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 홀 센서를 구비하지 않은 BLDC 모터의 경우는, 각각의 홀 센서 출력 값을 가지는 위치에 회전자가 위치했을 때, 대응되는 절대값 엔코더의 출력값 (720-1, 720-2, 720-3, 720-4, 720-5, 720-6) 을 각각 매칭하여 캘리브레이션 데이터로 저장할 수 있으며 이는, 캘리브레이션 모드에서 역기전력의 제로 크로싱 포인트를 측정하는 과정을 통해 획득할 수 있다. To determine the relative position of the rotor with respect to the stator based on the output of the absolute encoder, the position of the rotor and its corresponding absolute in advance, through at least one calibration mode operation before the BLDC motor operates in drive mode. It is required to obtain calibration information that corresponds to the output value of the value encoder. According to an embodiment, obtaining the motor calibration information may be a procedure of recording the output values of the absolute encoder corresponding to the measured values of the hall sensors. 7 illustrates a comparison of an encoder value and a hall sensor value respectively corresponding to a plurality of states of a BLDC motor. As shown in FIG. 7, a BLDC motor having three phases of U, V, and W can be divided into six regions according to the position of the stator of the rotor. Each area has a hall sensor output value (710-1, 710-2, 710-3, 710-4, 710-5, 710-6). In the case of a BLDC motor without a Hall sensor according to an exemplary embodiment of the present invention, when the rotor is positioned at a position having respective Hall sensor output values, the output values 720-1 and 720- of corresponding absolute value encoders are used. 2, 720-3, 720-4, 720-5, and 720-6 may be matched and stored as calibration data, which may be obtained by measuring a zero crossing point of counter electromotive force in the calibration mode.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 절대값 엔코더 기반 BLDC 모터 제어를 수행할 경우, 홀 센서를 구비하지 않아, 시스템을 단순화시킬 수 있으며 오류율의 감소 및 비용 절감을 달성할 수 있다. 앞서 살핀 바와 같이, 절대값 엔코더는 BLDC 모터를 이용한 장치의 위치 제어 (주 목적) 뿐만 아니라, BLDC 모터 정류 (commutation) 의 목적으로도 병행하여 사용될 수 있는 장점이 있다. 또한, 절대값 엔코더는 예를 들어 16 비트와 같이, 홀 센서에 비해 훨씬 높은 해상도를 가지는 위치 정보를 제공할 수 있으므로, 사인 곡선적인 정류 (sinusoidal commutation) 가 가능하고, 토크 리플 보상 (torque ripple compensation) 을 적용하면서 BLDC 모터를 제어하는 것이 가능하다. Therefore, when performing the absolute encoder-based BLDC motor control according to an embodiment of the present invention, there is no Hall sensor, it is possible to simplify the system and to reduce the error rate and reduce the cost. As noted above, the absolute encoder has the advantage that it can be used in parallel for the purpose of commutation as well as the position control (main purpose) of the device using the BLDC motor. In addition, absolute encoders can provide positional information with much higher resolution than Hall sensors, such as, for example, 16 bits, allowing sinusoidal commutation and torque ripple compensation. It is possible to control the BLDC motor while applying.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 절대값 엔코더 (Absolute Encoder) 를 기반으로 하는 BLDC 모터 제어 시스템의 구성을 나타낸다. 도 6 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터 제어 시스템은, 전원부 (610), 인버터부 (620), BLDC 모터 (630), 절대값 엔코더 (640), 위치 결정부 (650), 저장부 (660) 및 제어부 (670) 를 포함할 수 있다. FIG. 6 illustrates a configuration of a BLDC motor control system based on an absolute encoder according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, a BLDC motor control system based on an absolute encoder according to an embodiment of the present invention includes a power supply unit 610, an inverter unit 620, a BLDC motor 630, and an absolute encoder ( 640, a location determiner 650, a storage 660, and a controller 670.
전원부 (610) 는 BLDC 모터 (630) 에 전원을 공급하기 위한 구성으로서, BLDC 모터 (630) 의 동작 전원을 전압 및 전류로서 공급할 수 있다. 인버터부 (620) 는 전원부 (610) 로부터 DC 전원을 공급받아, 제어부 (670) 의 제어에 따라 BLDC 모터 (630) 에 포함된 3 상의 터미널들 중 특정 터미널에 (+) 전압 또는 (-) 전압이 인가되도록 구성될 수 있다. BLDC 모터 (630) 는 전술한 바와 같이 U, V, W 의 3 상을 포함할 수 있으며, 각각의 상은 인버터부 (620) 로부터의 전압이 인가되도록 구성된다. 절대값 엔코더 (640) 는 BLDC 모터 (630) 에 포함된 회전자의 회전에 종속하여 회전하도록 구성된 디스크와 해당 디스크의 회전 위치를 검출하는 센서를 이용하여 정확한 회전 위치를 나타내는 값을 출력하도록 구성될 수 있다. 저장부 (660) 에는 BLDC 모터의 회전자의 위치에 대응되는 절대값 엔코더의 출력값에 대한 정보가 캘리브레이션 데이터로서 저장될 수 있으며, 위치 결정부 (650) 는 절대값 엔코더의 출력값을 기반으로 BLDC 모터의 회전자의 고정자에 대한 상대 위치를 결정할 수 있다. 제어부 (670) 는 결정된 회전자의 위치를 기반으로, 인버터부 (620) 가 (+) 전압 및 (-) 전압을 각각 인가할 BLDC 모터 (630) 의 각 상의 터미널을 결정하여, 적절한 전압 인가를 가능하도록 하는 제어 신호를 인버터부 (620) 로 인가할 수 있다. The power supply unit 610 is a configuration for supplying power to the BLDC motor 630 and may supply operating power of the BLDC motor 630 as a voltage and a current. The inverter unit 620 receives the DC power from the power supply unit 610 and, according to the control of the control unit 670, a positive voltage or a negative voltage to a specific terminal among the three phase terminals included in the BLDC motor 630. Can be configured to be applied. As described above, the BLDC motor 630 may include three phases of U, V, and W, and each phase is configured to apply a voltage from the inverter unit 620. The absolute value encoder 640 may be configured to output a value indicating an accurate rotation position by using a disk configured to rotate in dependence on the rotation of the rotor included in the BLDC motor 630 and a sensor detecting the rotation position of the disk. Can be. The storage unit 660 may store information on the output value of the absolute encoder corresponding to the position of the rotor of the BLDC motor as calibration data, and the positioning unit 650 may determine the BLDC motor based on the output value of the absolute encoder. The relative position of the rotor of the rotor with respect to the stator can be determined. Based on the determined position of the rotor, the controller 670 determines the terminal of each phase of the BLDC motor 630 to which the inverter unit 620 will apply a positive voltage and a negative voltage, respectively, to apply an appropriate voltage. A control signal for enabling the signal may be applied to the inverter unit 620.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른, BLDC (Brushless DC) 모터를 절대값 엔코더 (Absolute Encoder) 를 기반으로 정류 (Commutation) 하기 위한 BLDC 모터 제어 시스템은, 고정자 (Stator) 및 회전자 (Rotor) 를 포함하는 BLDC 모터 (630) 와, 회전자의 회전에 종속하여 회전하도록 구성된 절대값 엔코더 (640) 를 구비한 뒤, 위치 결정부 (650) 에 의해 절대값 엔코더 (640) 로부터 수신한 절대값 엔코더의 출력값을 기반으로 BLDC 모터 (630) 의 회전자의 고정자에 대한 상대 위치를 결정할 수 있다. 제어부 (670) 는 결정된 회전자의 위치를 기반으로 BLDC 모터 (630) 에 제어 신호를 인가할 수 있다. 일 측면에 따르면, 제어 신호는 인버터부 (620) 를 거쳐 BLDC 모터 (630) 로 전달될 수 있다. More specifically, a BLDC motor control system for commutating a brushless DC (BLDC) motor based on an absolute encoder according to an embodiment of the present invention includes a stator and a rotor ( A BLDC motor 630 including a rotor, and an absolute encoder 640 configured to rotate depending on the rotation of the rotor, and then received by the positioning unit 650 from the absolute encoder 640. The relative position of the rotor of the BLDC motor 630 with respect to the stator may be determined based on the output value of the absolute encoder. The controller 670 may apply a control signal to the BLDC motor 630 based on the determined position of the rotor. According to one aspect, the control signal may be transmitted to the BLDC motor 630 via the inverter unit 620.
일 측면에 따르면, 저장부 (660) 는 절대값 엔코더의 복수의 출력값들과 복수의 출력값들에 각각 대응하는 회전자 위치들에 대한 정보들을 포함하는 캘리브레이션 데이터를 저장하고, 위치 결정부 (650) 는, 저장부 (660) 에 미리 저장된 캘리브레이션 데이터를 기반으로 절대값 엔코더의 출력값에 따른 회전자의 위치를 결정하도록 구성될 수 있다. According to an aspect, the storage unit 660 stores calibration data including information on the plurality of output values of the absolute encoder and the rotor positions corresponding to the plurality of output values, respectively, and the positioning unit 650. May be configured to determine the position of the rotor according to the output value of the absolute value encoder based on the calibration data previously stored in the storage unit 660.
일 측면에 따르면, 캘리브레이션 데이터는, BLDC 모터가 구동 모드에서 동작하기 전에, 캘리브레이션 모드에서 미리 획득된 것일 수 있다. 캘리브레이션 데이터가 저장되는 저장부 (660) 는 예를 들어 EEPROM 과 같은 비휘발성 메모리일 수 있고, 따라서 적어도 1 회의 캘리브레이션 절차를 거친 이후에는, BLDC 모터의 전원이 종료된 이후 다시 동작 모드를 구동하는 경우에도 캘리브레이션 절차를 거치지 않고 바로 절대값 엔코더를 기반으로 BLDC 모터를 정류하여 제어하는 것이 가능하다. According to an aspect, the calibration data may be previously acquired in the calibration mode before the BLDC motor operates in the driving mode. The storage unit 660 in which the calibration data is stored may be, for example, a nonvolatile memory such as an EEPROM. Therefore, after the at least one calibration procedure is performed, when the BLDC motor is powered off, the operation mode is again driven. Even without calibrating, it is possible to rectify and control the BLDC motor based on the absolute encoder.
여기서, 위치 결정부 (650) 및 제어부 (670) 는 컴퓨팅 디바이스가 포함된 프로세서로서 구현될 수 있고, 위치 결정부 (650) 및 제어부 (670) 가 단일 프로세서에 의해 구현되거나 각각 별개의 프로세서로서 구현될 수도 있다. 또한, 위치 결정부 (650) 및 제어부 (670) 는 프로세서 상에서 구현되는 소프트웨어 모듈로서 구현될 수도 있다. Here, the position determiner 650 and the controller 670 may be implemented as a processor including a computing device, and the position determiner 650 and the controller 670 may be implemented by a single processor or each as a separate processor. May be In addition, the location determiner 650 and the controller 670 may be implemented as a software module implemented on a processor.
캘리브레이션 데이터는, BLDC 모터를 캘리브레이션 모드로 설정하고, 회전자의 회전에 따라 발생하는 역기전력 (Back Electromotive Force, BEMF) 을 기반으로 회전자의 위치를 결정하고, 역기전력을 기반으로 회전자의 위치를 결정하는 시점의 절대값 엔코더의 출력값을 획득한 뒤, 역기전력을 기반으로 결정된 회전자의 위치에 대한 정보 및 획득한 절대값 엔코더의 출력값을 캘리브레이션 데이터의 적어도 일부로서 저장하는 것에 의해 생성될 수 있다. 캘리브레이션 데이터의 생성 절차는 본 발명의 일 실시예에 따른 절대값 엔코더를 기반으로 BLDC 모터를 캘리브레이션하는 방법과 관련하여 상세히 후술된다. The calibration data sets the BLDC motor to calibration mode, determines the position of the rotor based on the Back Electromotive Force (BEMF) generated by the rotation of the rotor, and determines the position of the rotor based on the back EMF. After obtaining the output value of the absolute value encoder at the time point, the information about the position of the rotor determined based on the counter electromotive force and may be generated by storing the output value of the obtained absolute value encoder as at least part of the calibration data. The generation procedure of the calibration data is described below in detail with respect to a method of calibrating a BLDC motor based on an absolute encoder according to an embodiment of the present invention.
절대값 엔코더 기반 BLDC 모터 제어 방법How to control BLDC motor based on absolute encoder
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 절대값 엔코더 기반 BLDC 모터 제어의 절차를 나타내는 흐름도이다. 본 발명의 일 실시예에 따라 BLDC 모터를 제어하기 위한 드라이버 모듈은 펌웨어에 의해 구동될 수 있고, 상기 펌웨어는 구동 모드 및 캘리브레이션 모드의 두 가지 모드를 포함할 수 있다. 일 측면에 따르면, 모드의 변환은 EtherCAT SDO 인터페이스를 경유하여 수행될 수 있고, 모드 설정에 대한 정보는 예를 들어 EEPROM 내의 모드 플래그에 저장될 수 있다. 8 is a flowchart illustrating a procedure of absolute encoder based BLDC motor control according to an embodiment of the present invention. According to an embodiment of the present invention, the driver module for controlling the BLDC motor may be driven by firmware, and the firmware may include two modes, a driving mode and a calibration mode. According to one aspect, the conversion of the mode may be performed via the EtherCAT SDO interface, and the information about the mode setting may be stored, for example, in the mode flag in the EEPROM.
따라서, 도 8 에 도시된 바와 같이, BLDC 모터의 작동이 개시되면, 먼저 EEPROM 내의 모드 플래그를 확인할 수 있다 (단계 810). BLDC 모터가 캘리브레이션 모드인지 여부를 확인하여 (단계 820), 캘리브레이션 모드일 경우, 역기전력 (BEMF) 의 측정을 활성화하고 (단계 830), 전방/후방 캘리브레이션을 수행한다 (단계 840). 캘리브레이션의 결과인 캘리브레이션 데이터 (예를 들어, 회전자의 위치 및 대응되는 절대값 엔코더 출력값들을 포함하는 룩 업 테이블) 는 EEPROM 에 저장될 수 있다 (단계 850). Therefore, as shown in FIG. 8, when the operation of the BLDC motor is started, the mode flag in the EEPROM may be first checked (step 810). By checking whether the BLDC motor is in the calibration mode (step 820), in the calibration mode, the measurement of the back electromotive force (BEMF) is activated (step 830), and the front / rear calibration is performed (step 840). Calibration data (eg, a look up table that includes the position of the rotor and corresponding absolute value encoder outputs) that are the result of the calibration may be stored in the EEPROM (step 850).
한편, BLDC 모터가 캘리브레이션 모드인지 여부를 확인 (단계 820) 한 결과 캘리브레이션 모드가 아닌 구동 모드일 경우, EEPROM 으로부터 캘리브레이션 데이터를 로드하여 (단계 860), 로드된 캘리브레이션 데이터를 기반으로 구동 모드를 수행할 수 있다 (단계 870). On the other hand, if it is determined whether the BLDC motor is in the calibration mode (step 820), and in the driving mode other than the calibration mode, the calibration data is loaded from the EEPROM (step 860) to perform the driving mode based on the loaded calibration data. May be step 870.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터의 캘리브레이션 모드에서의 동작과 관련된 절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터의 캘리브레이션 방법과, BLDC 모터의 구동 모드에서의 동작과 관련된 절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터의 정류 방법에 대해서 각각 상세히 설명한다. Hereinafter, a calibration method of a BLDC motor based on an absolute value encoder associated with an operation in a calibration mode of a BLDC motor according to an embodiment of the present invention, and based on an absolute value encoder related to an operation in a drive mode of a BLDC motor, according to an embodiment of the present invention. Each rectifying method of the BLDC motor will be described in detail.
절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터의 캘리브레이션 방법Calibration method of BLDC motor based on absolute encoder
도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터의 캘리브레이션 방법의 흐름도이다. 도 10 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터의 캘리브레이션 방법은, BLDC 모터를 캘리브레이션 모드로 설정하는 것에 의해 개시된다 (단계 1010). 캘리브레이션 모드에서는, BLDC 모터에 포함된 회전자의 위치에 따른, 절대값 엔코더의 출력값을 대응시켜 캘리브레이션 데이터로서 저장할 수 있다. 이를 위해, 일 실시예에 따르면, 회전자의 회전에 따라 발생하는 역기전력 (Back Electromotive Force, BEMF) 을 기반으로 회전자의 위치를 결정할 수 있다 (단계 1020). 10 is a flowchart illustrating a calibration method of a BLDC motor based on an absolute encoder according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, a method of calibrating a BLDC motor based on an absolute encoder according to an embodiment of the present invention is started by setting the BLDC motor to a calibration mode (step 1010). In the calibration mode, the output value of the absolute encoder according to the position of the rotor included in the BLDC motor can be correlated and stored as calibration data. To this end, according to an embodiment, the position of the rotor may be determined based on a back electromotive force (BEMF) generated by the rotation of the rotor (step 1020).
앞서 살핀 바와 같이, 회전자가 고정자와의 관계에서 회전하여 이동하면, BLDC 모터의 구동을 위해 인가되는 전압과는 상이한 전압이 고정자에 형성될 수 있으며, 이는 역기전력이라고 지칭될 수 있고, 역기전력의 제로 크로싱 포인트 (Zero Crossing Point, ZCP) 를 기반으로 회전자의 위치를 결정하는 것이 가능하다. 도 11 은 역기전력의 제로 크로싱 포인트 검출의 개념도이다. 도 11 에 도시된 바와 같이 역기전력 (BEMF) (1130) 에 대한 모니터링이 가능하며, 제로 크로싱 포인트를 검출하여 신호를 감지할 수 있다 (1110). 대응되는 홀 센서의 신호 (1120) 와 비교할 때 회전자의 위치 검출이 가능함을 알 수 있다. As previously described, when the rotor rotates and moves in relation to the stator, a voltage different from the voltage applied for driving the BLDC motor may be formed in the stator, which may be referred to as counter electromotive force, and zero crossing of counter electromotive force. It is possible to determine the position of the rotor based on the point (Zero Crossing Point, ZCP). 11 is a conceptual diagram of zero crossing point detection of counter electromotive force. As illustrated in FIG. 11, a back-electromotive force (BEMF) 1130 may be monitored, and a signal may be detected by detecting a zero crossing point (1110). It can be seen that the position of the rotor can be detected when compared with the corresponding Hall sensor signal 1120.
보다 구체적으로, 역기전력의 제로 크로싱 포인트는 BLDC 모터의 고정자를 구성하는 복수의 상 (Phase) 들마다 각각 획득될 수 있으며, 이와 같은 역기전력의 제로 크로싱 포인트들의 조합을 기반으로 회전자의 기준 위치들을 결정할 수 있다. 예를 들면, 전술한 센서리스 BLDC 모터 제어 메커니즘을 통해, 회전자가 회전하는 동안의 역기전력을 이용한 회전자의 위치 결정이 수행될 수 있다. More specifically, the zero crossing points of the counter electromotive force may be obtained for each of the plurality of phases constituting the stator of the BLDC motor, and the reference positions of the rotor may be determined based on the combination of the zero crossing points of the counter electromotive force. Can be. For example, through the sensorless BLDC motor control mechanism described above, positioning of the rotor using the counter electromotive force while the rotor is rotating can be performed.
일 측면에 따르면, 캘리브레이션 모드에서 역기전력을 발생시키기 위한 BLDC 모터의 회전자의 회전은 BLDC 모터 외부에서 전달된 동력을 기반으로 수행될 수도 있다. 즉, BLDC 모터가 아닌 별도의 캘리브레이션 도구가 사용될 수도 있다. According to one aspect, the rotation of the rotor of the BLDC motor to generate the counter electromotive force in the calibration mode may be performed based on the power transmitted outside the BLDC motor. That is, a separate calibration tool may be used instead of the BLDC motor.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 전술한 회전자의 기준 위치는, BLDC 모터의 회전자의 위치에 따라 구분되는 복수의 영역 (예를 들어, 3 상 BLDC 모터의 경우 6 개의 상태를 각각 나타내는 영역들) 의 대표 위치일 수 있다. 즉, 종래 홀 센서 기반의 BLDC 모터 제어나 센서리스 BLDC 모터 제어 방법에서는 6 개의 영역 중 어느 영역에 회전자가 위치하는지 결정하는 정도의 위치 결정이 가능했지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 절대값 엔코더는 예를 들어 16 비트 (65536 개의 위치) 중 어느 하나로 위치 결정이 가능하므로, 상기 제로 크로싱 포인트의 조합에 따라 결정된 회전자의 기준 위치들은 각각의 영역을 대표하는 위치일 수 있다. 일 측면에 따르면, 검출된 제로 크로싱 포인트는 각 상의 전환점을 나타낼 수 있고, 기준 위치는 각 영역들의 경계점을 나타낼 수 있으며, 기준 위치들의 사이에 더 정밀하게 회전자의 위치를 나타낼 수 있는 세부 위치들이 설정될 수 있다. On the other hand, according to an aspect of the present invention, the reference position of the above-described rotor, a plurality of areas divided by the position of the rotor of the BLDC motor (for example, in the case of a three-phase BLDC motor each represents six states Representative regions). That is, in the conventional Hall sensor-based BLDC motor control or sensorless BLDC motor control method, it is possible to determine the position to which degree the rotor is located in six areas, but the absolute value encoder according to an embodiment of the present invention. For example, since the position may be determined by any one of 16 bits (65536 positions), reference positions of the rotor determined according to the combination of the zero crossing points may be positions representing each region. According to one aspect, the detected zero crossing point may indicate the turning point of each phase, the reference position may indicate the boundary point of each region, and detailed positions that may indicate the position of the rotor more precisely between the reference positions Can be set.
역기전력을 기반으로 상기 회전자의 위치를 결정하는 시점에, 이러한 회전자의 위치에 대응하는 절대값 엔코더의 출력값을 획득 (단계 1030) 할 수 있고, 역기전력을 기반으로 결정된 회전자의 위치에 대한 정보 및 획득한 절대값 엔코더의 출력값을 캘리브레이션 데이터의 적어도 일부로서 저장할 수 있다 (단계 1040). 전술한 바와 같이 캘리브레이션 데이터는 EEPROM 과 같은 비휘발성 메모리에 저장될 수 있다. At the time of determining the position of the rotor based on counter electromotive force, an output value of an absolute encoder corresponding to the position of the rotor may be obtained (step 1030), and information about the position of the rotor determined based on the counter electromotive force And store the obtained output value of the absolute value encoder as at least part of the calibration data (step 1040). As described above, the calibration data may be stored in a nonvolatile memory such as an EEPROM.
한편, 각 상들의 역기전력의 제로 크로싱 포인트들의 조합에 의해 결정된 기준 위치들은 예를 들어 6 개의 영역을 대표하는 위치 (예를 들어 각 영역의 경계점) 를 나타낼 수 있고, 절대값 엔코더는 이러한 영역의 경계점보다 더 상세한 위치를 나타낼 수 있다. 따라서, 캘리브레이션 데이터를 저장함에 있어서는, 기준 위치들 사이에 균일 간격을 가지는 n 개의 상세 위치들 (n 은 1 이상의 자연수) 을 더 결정하고, 기준 위치들과 기준 위치들에 각각 대응하는 절대값 엔코더의 출력값들은 물론, 상기 상세 위치들과 상세 위치들에 각각 대응하는 절대값 엔코더의 출력값들 역시 캘리브레이션 데이터의 적어도 일부로서 저장할 수도 있다. 따라서, 보다 정밀하게 회전자의 위치를 검출하는 것이 가능하고, 향후 BLDC 모터의 구동 모드에서 토크 리플 감쇄나 사인 곡선적인 정류 (sinusoidal commutation) 의 적용을 가능하게 할 수 있다. On the other hand, the reference positions determined by the combination of zero crossing points of the counter electromotive force of the respective phases may represent, for example, positions representing six regions (for example, boundary points of each region), and the absolute encoder indicates the boundary point of such region. More detailed locations may be indicated. Therefore, in storing the calibration data, it is further determined that n detailed positions (n is a natural number of 1 or more) having a uniform interval between the reference positions, and the absolute value encoder corresponding to the reference positions and the reference positions, respectively. The output values as well as the output values of the absolute value encoder corresponding to the detail positions and detail positions may also be stored as at least part of the calibration data. Therefore, it is possible to detect the position of the rotor more precisely, and in the future, it is possible to apply torque ripple attenuation or sinusoidal commutation in the drive mode of the BLDC motor.
도 12 는 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터 캘리브레이션의 개념도이다. 도 12 에 도시된 바와 같이, BLDC 모터 (1210) 의 캘리브레이션을 위해 외부의 구동 모터 (1220) 가 BLDC 모터 (1210) 의 회전자를 회전시키기 위한 동력을 제공할 수도 있다. BLDC 모터 (1210) 를 구성하는 3 상 (예를 들어, U, V, W 상) 각각에 대해 역기전력 모니터링을 수행하여, 복수의 상들 각각에 대한 제로 크로싱 포인트의 검출과 절대값 엔코더 판독을 수행 (1230) 하여, 제로 크로싱 포인트 기반의 회전자의 위치와 절대값 엔코더의 출력값을 대응시켜 캘리브레이션 데이터로서 저장할 수 있다. 캘리브레이션 데이터는, 도 12 에 도시된 바와 같이 룩 업 테이블 (1240) 의 형태를 가질 수도 있다. 도 13 은 도 12 의 캘리브레이션을 위한 어플리케이션의 실행 예시도이다. BLDC 모터의 구동을 위한 펌웨어는 캘리브레이션 모드를 포함하고, 도 13 에 도시된 바와 같은 인터페이스로서 캘리브레이션 모드를 수행할 수 있다. 12 is a conceptual diagram of a BLDC motor calibration according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 12, an external drive motor 1220 may provide power for rotating the rotor of the BLDC motor 1210 for calibration of the BLDC motor 1210. Back EMF monitoring is performed for each of the three phases (eg, U, V, and W phases) constituting the BLDC motor 1210 to perform detection of zero crossing points and absolute encoder readings for each of the plurality of phases ( 1230, the position of the rotor based on the zero crossing point and the output value of the absolute encoder may be correlated and stored as calibration data. The calibration data may have the form of a look up table 1240, as shown in FIG. 12. FIG. 13 illustrates an example of executing an application for calibration of FIG. 12. The firmware for driving the BLDC motor includes a calibration mode, and may perform the calibration mode as an interface as shown in FIG. 13.
절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터의 정류 방법Rectification Method of BLDC Motor Based on Absolute Encoder
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터의 정류 방법의 흐름도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터의 정류 방법은, 고정자 (Stator) 및 회전자 (Rotor) 를 포함하는 BLDC (Brushless DC) 모터를 절대값 엔코더 (Absolute Encoder) 를 기반으로 정류 (Commutation) 할 수 있다. 여기서, 절대값 엔코더는 회전자의 회전에 종속하여 회전하도록 구성된다. 도 9 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터의 정류 방법은, 먼저, 절대값 엔코더의 출력값을 획득할 수 있다 (단계 910). 전술한 바와 같이, 절대값 엔코더는 예를 들어 16 비트의 해상도를 가질 수 있어, 회전 위치를 보다 정밀하게 측정할 수 있다. 9 is a flowchart of a method of rectifying a BLDC motor based on an absolute encoder according to an embodiment of the present invention. In the rectification method of a BLDC motor based on an absolute encoder according to an embodiment of the present invention, a brushless DC (BLDC) motor including a stator and a rotor may be used as an absolute encoder. Commutation is possible based on this. Here, the absolute encoder is configured to rotate in dependence of the rotation of the rotor. As shown in FIG. 9, in the rectifying method of a BLDC motor based on an absolute encoder according to an embodiment of the present disclosure, first, an output value of an absolute encoder may be obtained (step 910). As mentioned above, the absolute value encoder can have a resolution of 16 bits, for example, so that the rotational position can be measured more precisely.
이후, 획득한 절대값 엔코더의 출력값을 기반으로 BLDC 모터의 회전자의 위치를 결정할 수 있다 (단계 920). 회전자의 위치를 결정함에 있어서는, 미리 저장된 캘리브레이션 데이터를 기반으로 절대값 엔코더의 출력값에 따른 회전자의 위치를 결정할 수 있다. 캘리브레이션 데이터는, 절대값 엔코더의 복수의 출력값들과 상기 복수의 출력값들에 각각 대응하는 회전자 위치들에 대한 정보들을 포함한다. 캘리브레이션 데이터는, 본 발명의 일 실시예에 따른 절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터의 캘리브레이션 방법에 의해 획득된 것일 수 있다. 획득된 캘리브레이션 데이터는 예를 들어 EEPROM 과 같은 비휘발성 메모리에 저장되므로, 적어도 1 회의 캘리브레이션 절차를 수행한 BLDC 모터에 대해서는, 홀 센서를 구비하지 않고, 구동 모드에서 역기전력을 모니터링 하지 않고서도 단지 절대값 엔코더의 출력값을 획득하는 것만으로도 BLDC 모터의 회전자의 고정자에 대한 상대 위치를 결정할 수 있다. 이처럼 BLDC 모터의 회전자에 종속하여 회전하는 절대값 엔코더의 출력값을 기반으로 회전자의 고정자에 대한 상대 위치를 결정하도록 함으로써, 홀 센서를 구비하지 않고서도 BLDC 모터의 정류가 가능하여 BLDC 모터의 소형화 및 경량화가 가능한 장점이 있다. Thereafter, the position of the rotor of the BLDC motor may be determined based on the obtained output value of the absolute encoder (step 920). In determining the position of the rotor, the position of the rotor according to the output value of the absolute encoder can be determined based on the pre-stored calibration data. The calibration data includes a plurality of output values of the absolute encoder and information about the rotor positions corresponding to the plurality of output values, respectively. The calibration data may be obtained by a calibration method of a BLDC motor based on an absolute encoder according to an embodiment of the present invention. The obtained calibration data is stored in a non-volatile memory such as, for example, EEPROM, so for BLDC motors that have performed at least one calibration procedure, the absolute value is not provided without a Hall sensor and without monitoring back EMF in the drive mode. By simply obtaining the output of the encoder, the relative position of the rotor of the BLDC motor with respect to the stator can be determined. As such, the relative position of the rotor with respect to the stator is determined based on the output value of the absolute encoder that rotates depending on the rotor of the BLDC motor, so that the BLDC motor can be rectified without a hall sensor, thereby miniaturizing the BLDC motor. And it is possible to reduce the weight.
회전자의 위치가 결정되면, 결정된 회전자의 위치를 기반으로 BLDC 모터에 제어 신호를 인가할 수 있다 (단계 930). 제어 신호는 정류 (Commutation) 신호이고, 정류 신호는 BLDC 모터의 고정자를 구성하는 복수의 상 (Phase) 들에 각각 상이한 전기 신호를 전달하도록 구성될 수 있으며, 전기 신호는, 전류 신호 및 전압 신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로는, BLDC 모터의 정류를 위해, 제어 신호는 회전자의 위치에 따라 고정자를 구성하는 복수의 상들에 대응되는 터미널들 중, 어느 하나에 (+) 전압을 인가하고, 다른 하나에 (-) 전압을 인가하도록 구성될 수 있다. Once the position of the rotor is determined, a control signal may be applied to the BLDC motor based on the determined position of the rotor (step 930). The control signal is a commutation signal, and the commutation signal may be configured to transmit different electrical signals to each of the plurality of phases constituting the stator of the BLDC motor, wherein the electrical signal is one of a current signal and a voltage signal. It may include at least one. More specifically, for commutation of the BLDC motor, the control signal applies a positive voltage to one of the terminals corresponding to the plurality of phases constituting the stator according to the position of the rotor, and to the other ( -) Can be configured to apply a voltage.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 절대값 엔코더 기반 BLDC 모터의 정류 방법은, BLDC 모터의 구동 모드에서 이루어질 수 있고, BLDC 모터는 구동 모드에서 캘리브레이션 모드에서보다 저속으로 회전자가 회전하도록 제어될 수 있다. 또한 일 측면에 따르면, BLDC 모터는 구동 모드에서, 공회전 없이 정지 상태로부터 요구되는 각도만큼 회전하도록 제어될 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 BLDC 모터의 구동 모드에서는 별도의 역기전력에 대한 검출 없이 절대값 엔코더의 출력값을 기반으로 회전자의 위치를 결정할 수 있으므로, 종래 센서리스 BLDC 모터 제어의 경우 회전자의 위치를 검출하기 위해 정지 상태에서 일정 수준 이상 고정자를 회전시킨 이후에야 제어가 가능했던 것과 달리, BLDC 모터가 정지되어 있는 상태에서도 회전자의 위치 검출이 가능하고, 정지 상태에서 시작되어 사용자의 요구에 따른 정밀 각도 만큼 BLDC 모터를 회전하도록 하는 정밀 회전 제어가 가능하다. 뿐만 아니라, 절대값 엔코더를 기반으로 회전자의 위치를 검출하므로, 역기전력의 측정이 용이하지 않은 낮은 속도나 낮은 토크에서의 BLDC 모터의 구동 제어가 가능하다. 따라서, 종래 센서리스 BLDC 모터 제어의 경우 낮은 속도나 낮은 토크에서 역기전력을 충분히 센싱할 수 없어 회전자의 위치를 검출하지 못하는 문제점을 해결할 수 있다. Meanwhile, the method of rectifying the absolute encoder-based BLDC motor according to an embodiment of the present invention may be performed in a driving mode of the BLDC motor, and the BLDC motor may be controlled to rotate the rotor at a lower speed than in the calibration mode in the driving mode. have. Also in accordance with one aspect, the BLDC motor can be controlled to rotate in the drive mode by the required angle from the stationary state without idling. More specifically, in the driving mode of the BLDC motor according to an embodiment of the present invention, since the position of the rotor can be determined based on the output value of the absolute encoder without a separate counter electromotive force, the conventional sensorless BLDC motor control In the case of the control, the position of the rotor can be detected even when the BLDC motor is stopped. It is possible to control the precise rotation to rotate the BLDC motor by the precise angle according to the user's request. In addition, since the position of the rotor is detected based on the absolute encoder, it is possible to control the operation of the BLDC motor at low speed or low torque, which is difficult to measure the counter electromotive force. Accordingly, in the case of the conventional sensorless BLDC motor control, the counter electromotive force cannot be sufficiently sensed at a low speed or a low torque, thereby preventing the problem of detecting the position of the rotor.
나아가, 일 측면에 따르면, 고해상도의 절대값 엔코더를 사용하는 것에 의해, 종래 홀 센서 기반 제어나 역기전력 기반 제어에 비해 훨씬 상세하게 회전자의 위치를 결정할 수 있고, 회전자의 상세 위치를 기반으로 BLDC 모터를 보다 정밀하게 제어하는 것이 가능하다. 즉, 앞서 절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터의 캘리브레이션 방법에서 설명한 바와 같이, 제로 크로싱 포인트의 조합 이외에도 기준 위치들 사이에 n 개의 상세 위치들 및 이에 대응하는 절대값 엔코더의 출력값들을 캘리브레이션 데이터에 포함시키는 것이 가능하고, 보다 정밀한 회전자의 위치 검출이 가능하다. 따라서, BLDC 모터에 대한 제어 신호는, 캘리브레이션 데이터에 포함된 기준 위치 및 상세 위치에 대한 정보를 기반으로, 예를들어 BLDC 모터의 동작에 따른 토크 리플을 보상하도록 BLDC 모터를 제어하거나, 사인 곡선적인 정류를 수행하는 것과 같이, BLDC 모터에 대한 정밀 제어를 수행하도록 구성될 수 있다.Furthermore, according to one aspect, by using a high-resolution absolute encoder, it is possible to determine the position of the rotor in much more detail than conventional Hall sensor-based control or back electromotive force-based control, BLDC based on the detailed position of the rotor It is possible to control the motor more precisely. That is, as described in the calibration method of the BLDC motor based on the absolute encoder, in addition to the combination of zero crossing points, the calibration data includes n detailed positions between the reference positions and output values of the corresponding absolute encoder. The position of the rotor can be detected more accurately. Thus, the control signal for the BLDC motor is controlled based on information about the reference position and the detailed position included in the calibration data, for example, to control the BLDC motor to compensate for torque ripple due to the operation of the BLDC motor, Like performing rectification, it may be configured to perform precise control on the BLDC motor.
한편, BLDC 모터가 사용되는 장치는, 예를 들어 관절과 같은 기계적 요소를 포함할 수 있고, 이러한 기계적 구성 요소의 정밀한 위치 제어를 위해서 절대값 엔코더가 부가되는 경우가 가능하다. 로봇의 경우, 로봇 관절의 위치나 속도 제어를 위해서는 엔코더가 필수적이며, BLDC 모터의 정류를 위한 별도의 엔코더를 구비하지 않고, 상기 관절의 위치나 속도 제어를 위한 엔코더를 그대로 BLDC 모터의 정류에도 사용할 수 있다. 이 경우, 절대값 엔코더는 본래의 목적인 구성 요소의 위치나 속도 제어를 위해 사용될 뿐만 아니라, BLDC 모터 자체의 회전자의 위치 검출을 통한 정류 제어를 위해서도 사용되어, 하드웨어적 구성을 간소화하는 효과를 달성할 수 있다. On the other hand, a device in which a BLDC motor is used may include a mechanical element such as a joint, for example, and an absolute encoder may be added for precise position control of such a mechanical component. In the case of a robot, an encoder is essential for controlling the position or speed of the robot joint, and without using a separate encoder for rectifying the BLDC motor, the encoder for controlling the position or speed of the joint may be used for rectifying the BLDC motor as it is. Can be. In this case, the absolute encoder is used not only for the control of the position or speed of the component that is its original purpose, but also for commutation control by detecting the position of the rotor of the BLDC motor itself, thereby achieving the effect of simplifying the hardware configuration. can do.
상술한 본 발명에 따른 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.The method according to the present invention described above can be embodied as computer readable code on a computer readable recording medium. Computer-readable recording media include all kinds of recording media having data stored thereon that can be decrypted by a computer system. For example, there may be a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), a magnetic tape, a magnetic disk, a flash memory, an optical data storage device, and the like. The computer readable recording medium can also be distributed over computer systems connected over a computer network, stored and executed as code readable in a distributed fashion.
이상, 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 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. As described above with reference to the drawings and examples, the protection scope of the present invention is not meant to be limited by the above drawings or embodiments, and those skilled in the art will be aware of the present invention described in the following claims. It will be understood that various modifications and changes can be made in the present invention without departing from the spirit and scope.
구체적으로, 설명된 특징들은 디지털 전자 회로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 또는 그들의 조합들 내에서 실행될 수 있다. 특징들은 예컨대, 프로그래밍 가능한 프로세서에 의한 실행을 위해, 기계 판독 가능한 저장 디바이스 내의 저장장치 내에서 구현되는 컴퓨터 프로그램 제품에서 실행될 수 있다. 그리고 특징들은 입력 데이터 상에서 동작하고 출력을 생성함으로써 설명된 실시예들의 함수들을 수행하기 위한 지시어들의 프로그램을 실행하는 프로그래밍 가능한 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 설명된 특징들은, 데이터 저장 시스템으로부터 데이터 및 지시어들을 수신하기 위해, 및 데이터 저장 시스템으로 데이터 및 지시어들을 전송하기 위해 결합된 적어도 하나의 프로그래밍 가능한 프로세서, 적어도 하나의 입력 디바이스, 및 적어도 하나의 출력 디바이스를 포함하는 프로그래밍 가능한 시스템 상에서 실행될 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들 내에서 실행될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 소정 결과에 대해 특정 동작을 수행하기 위해 컴퓨터 내에서 직접 또는 간접적으로 사용될 수 있는 지시어들의 집합을 포함한다. 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 해석된 언어들을 포함하는 프로그래밍 언어 중 어느 형태로 쓰여지고, 모듈, 소자, 서브루틴(subroutine), 또는 다른 컴퓨터 환경에서 사용을 위해 적합한 다른 유닛으로서, 또는 독립 조작 가능한 프로그램으로서 포함하는 어느 형태로도 사용될 수 있다.Specifically, the described features may be implemented within digital electronic circuitry, or computer hardware, firmware, or combinations thereof. The features may be executed in a computer program product implemented in storage in a machine readable storage device, for example, for execution by a programmable processor. And features may be performed by a programmable processor executing a program of instructions to perform functions of the described embodiments by operating on input data and generating output. The described features include at least one programmable processor, at least one input device, and at least one output device coupled to receive data and directives from a data storage system, and to transmit data and directives to a data storage system. It can be executed within one or more computer programs that can be executed on a programmable system comprising a. A computer program includes a set of directives that can be used directly or indirectly within a computer to perform a particular action on a given result. A computer program is written in any form of programming language, including compiled or interpreted languages, and included as a module, element, subroutine, or other unit suitable for use in another computer environment, or as a standalone program. Can be used in any form.
지시어들의 프로그램의 실행을 위한 적합한 프로세서들은, 예를 들어, 범용 및 특수 용도 마이크로프로세서들 둘 모두, 및 단독 프로세서 또는 다른 종류의 컴퓨터의 다중 프로세서들 중 하나를 포함한다. 또한 설명된 특징들을 구현하는 컴퓨터 프로그램 지시어들 및 데이터를 구현하기 적합한 저장 디바이스들은 예컨대, EPROM, EEPROM, 및 플래쉬 메모리 디바이스들과 같은 반도체 메모리 디바이스들, 내부 하드 디스크들 및 제거 가능한 디스크들과 같은 자기 디바이스들, 광자기 디스크들 및 CD-ROM 및 DVD-ROM 디스크들을 포함하는 비휘발성 메모리의 모든 형태들을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 ASIC들(application-specific integrated circuits) 내에서 통합되거나 또는 ASIC들에 의해 추가되어질 수 있다.Suitable processors for the execution of a program of instructions include, for example, both general purpose and special purpose microprocessors, and one of a single processor or multiple processors of another kind of computer. Computer program instructions and data storage devices suitable for implementing the described features are, for example, magnetic memory such as semiconductor memory devices, internal hard disks and removable disks such as EPROM, EEPROM, and flash memory devices. Devices, magneto-optical disks and all forms of non-volatile memory including CD-ROM and DVD-ROM disks. The processor and memory may be integrated in application-specific integrated circuits (ASICs) or added by ASICs.
이상에서 설명한 본 발명은 일련의 기능 블록들을 기초로 설명되고 있지만, 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.Although the present invention described above has been described based on a series of functional blocks, the present invention is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to one of ordinary skill in the art that this is possible.
전술한 실시 예들의 조합은 전술한 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 구현 및/또는 필요에 따라 전술한 실시예들 뿐 아니라 다양한 형태의 조합이 제공될 수 있다.Combinations of the above-described embodiments are not limited to the above-described embodiments, and various types of combinations as well as the above-described embodiments may be provided according to implementation and / or need.
전술한 실시예들에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로서 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 순서도에 나타난 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나, 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.In the above-described embodiments, the methods are described based on a flowchart as a series of steps or blocks, but the present invention is not limited to the order of steps, and any steps may occur in a different order or at the same time than the other steps described above. Can be. Also, one of ordinary skill in the art would appreciate that the steps shown in the flowcharts are not exclusive, that other steps may be included, or that one or more steps in the flowcharts may be deleted without affecting the scope of the present invention. I can understand.
전술한 실시예는 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다. The foregoing embodiments include examples of various aspects. Although not all possible combinations may be described to represent the various aspects, one of ordinary skill in the art will recognize that other combinations are possible. Accordingly, it is intended that the present invention cover all other replacements, modifications and variations that fall within the scope of the following claims.

Claims (20)

  1. 고정자 (Stator) 및 회전자 (Rotor) 를 포함하는 BLDC (Brushless DC) 모터를 절대값 엔코더 (Absolute Encoder) 를 기반으로 정류 (Commutation) 하는 방법으로서, 상기 절대값 엔코더는 상기 회전자의 회전에 종속하여 회전하도록 구성되고, 상기 방법은,A method of commutating a brushless DC (BLDC) motor including a stator and a rotor based on an absolute encoder, wherein the absolute encoder is dependent on the rotation of the rotor. Configured to rotate, the method comprising:
    절대값 엔코더의 출력값을 획득하는 (a) 단계; (A) obtaining an output value of the absolute encoder;
    상기 절대값 엔코더의 출력값을 기반으로 상기 BLDC 모터의 회전자의 위치를 결정하는 (b) 단계; 및(B) determining a position of the rotor of the BLDC motor based on the output value of the absolute encoder; And
    상기 결정된 회전자의 위치를 기반으로 상기 BLDC 모터에 제어 신호를 인가하는 (c) 단계를 포함하는, 절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터의 정류 방법. (C) applying a control signal to the BLDC motor based on the determined position of the rotor, the absolute value encoder based commutation method of the BLDC motor.
  2. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 회전자의 위치를 결정하는 (b) 단계는, 미리 저장된 캘리브레이션 데이터를 기반으로 상기 절대값 엔코더의 출력값에 따른 상기 회전자의 위치를 결정하고, Determining the position of the rotor, the position of the rotor according to the output value of the absolute encoder based on the pre-stored calibration data,
    상기 캘리브레이션 데이터는, 절대값 엔코더의 복수의 출력값들과 상기 복수의 출력값들에 각각 대응하는 회전자 위치들에 대한 정보들을 포함하는, 절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터의 정류 방법. And the calibration data comprises a plurality of output values of the absolute encoder and information on rotor positions corresponding to the plurality of output values, respectively.
  3. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2,
    상기 캘리브레이션 데이터는, The calibration data,
    상기 BLDC 모터를 캘리브레이션 모드로 설정하는 (d) 단계; (D) setting the BLDC motor to a calibration mode;
    상기 회전자의 회전에 따라 발생하는 역기전력 (Back Electromotive Force, BEMF) 을 기반으로 상기 회전자의 위치를 결정하는 (e) 단계; (E) determining a position of the rotor based on a back electromotive force (BEMF) generated by the rotation of the rotor;
    상기 역기전력을 기반으로 상기 회전자의 위치를 결정하는 시점의 절대값 엔코더의 출력값을 획득하는 (f) 단계; 및(F) obtaining an output value of an absolute value encoder at the time of determining the position of the rotor based on the counter electromotive force; And
    상기 역기전력을 기반으로 결정된 회전자의 위치에 대한 정보 및 상기 획득한 절대값 엔코더의 출력값을 상기 캘리브레이션 데이터의 적어도 일부로서 저장하는 (g) 단계에 의해 상기 BLDC 모터의 구동 모드 설정 이전에 미리 생성된 것인, 절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터의 정류 방법.(G) previously storing the information on the position of the rotor determined based on the counter electromotive force and the obtained absolute value encoder output value as at least a part of the calibration data, prior to setting the driving mode of the BLDC motor. The rectification method of the BLDC motor based on the absolute encoder.
  4. 제 3 항에 있어서,  The method of claim 3, wherein
    상기 역기전력을 기반으로 상기 회전자의 위치를 결정하는 (e) 단계는, 상기 역기전력의 제로 크로싱 포인트 (Zero Crossing Point, ZCP) 를 기반으로 상기 회전자의 위치를 결정하는, 절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터의 정류 방법. (E) determining the position of the rotor based on the counter electromotive force is based on an absolute value encoder which determines the position of the rotor based on a zero crossing point (ZCP) of the counter electromotive force. Rectification method of BLDC motor.
  5. 제 4 항에 있어서, The method of claim 4, wherein
    상기 역기전력의 제로 크로싱 포인트는 상기 BLDC 모터의 고정자를 구성하는 복수의 상 (Phase) 들마다 각각 획득되고, The zero crossing point of the counter electromotive force is obtained for each of the plurality of phases constituting the stator of the BLDC motor,
    상기 역기전력을 기반으로 상기 회전자의 위치를 결정하는 (e) 단계는, 상기 각 상들의 제로 크로싱 포인트들의 조합을 기반으로 상기 회전자의 기준 위치들을 결정하는, 절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터의 정류 방법. (E) determining the position of the rotor based on the counter electromotive force is a BLDC motor based on an absolute encoder, which determines reference positions of the rotor based on a combination of zero crossing points of the respective phases. Rectification method.
  6. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, wherein
    상기 저장하는 (g) 단계는, 상기 기준 위치들 사이에 균일 간격을 가지는 n 개의 상세 위치들을 더 결정하고, 상기 기준 위치들과 상기 기준 위치들에 각각 대응하는 절대값 엔코더의 출력값들 및 상기 상세 위치들과 상기 상세 위치들에 각각 대응하는 절대값 엔코더의 출력값들을 상기 캘리브레이션 데이터의 적어도 일부로서 저장하는, 절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터의 정류 방법. The storing step (g) further determines n detailed positions having a uniform interval between the reference positions, and outputs and outputs the absolute values of the absolute value encoder corresponding to the reference positions and the reference positions, respectively. A method of rectifying a BLDC motor based on an absolute encoder, storing output values of absolute encoders corresponding to positions and the detailed positions, respectively, as at least a part of the calibration data.
  7. 제 6 항에 있어서, The method of claim 6,
    상기 제어 신호는, 상기 기준 위치 및 상세 위치에 대한 정보를 기반으로, 상기 BLDC 모터의 동작에 따른 토크 리플을 보상하도록 상기 BLDC 모터를 제어하는, 절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터의 정류 방법. The control signal, based on the information on the reference position and the detailed position, the rectifying method of the BLDC motor based on the absolute encoder, controlling the BLDC motor to compensate for the torque ripple according to the operation of the BLDC motor.
  8. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein
    상기 (a) 단계 내지 (c) 단계는, 상기 BLDC 모터의 구동 모드에서 이루어지고, Step (a) to (c) is performed in the drive mode of the BLDC motor,
    상기 BLDC 모터는 상기 구동 모드에서, 상기 캘리브레이션 모드에서보다 저속으로 회전자가 회전하도록 제어될 수 있는, 절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터의 정류 방법. And the BLDC motor can be controlled to rotate the rotor at a lower speed than in the calibration mode in the drive mode, based on an absolute encoder.
  9. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein
    상기 (a) 단계 내지 (c) 단계는, 상기 BLDC 모터의 구동 모드에서 이루어지고, Step (a) to (c) is performed in the drive mode of the BLDC motor,
    상기 BLDC 모터는 상기 구동 모드에서, 공회전 없이 정지 상태로부터 요구되는 각도만큼 회전하도록 제어될 수 있는, 절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터의 정류 방법. And the BLDC motor is controlled to rotate in the drive mode to the required angle from the stop state without idling, based on an absolute encoder.
  10. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 제어 신호는 정류 (Commutation) 신호이고, 상기 BLDC 모터의 고정자를 구성하는 복수의 상 (Phase) 들에 각각 상이한 전기 신호를 전달하도록 구성되는, 절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터의 정류 방법. The control signal is a commutation signal, and is configured to transmit different electrical signals to a plurality of phases constituting a stator of the BLDC motor, respectively.
  11. 제 10 항에 있어서, The method of claim 10,
    상기 전기 신호는, 전류 신호 및 전압 신호 중 적어도 하나를 포함하는, 절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터의 정류 방법. And wherein the electrical signal comprises at least one of a current signal and a voltage signal.
  12. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 절대값 엔코더는, 상기 BLDC 모터에 의해 구동되는 장치의 회전 위치 제어 및 속도 제어 중 적어도 하나를 위해 구비된 절대값 엔코더인, 절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터의 정류 방법. And the absolute value encoder is an absolute value encoder provided for at least one of rotational position control and speed control of a device driven by the BLDC motor.
  13. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein
    상기 캘리브레이션 모드에서 상기 BLDC 모터의 회전자의 회전은 상기 BLDC 모터 외부에서 전달된 동력을 기반으로 수행되는, 절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터의 정류 방법. Rotation of the rotor of the BLDC motor in the calibration mode is performed based on the power transmitted from the outside of the BLDC motor, rectification method of a BLDC motor based on an absolute encoder.
  14. BLDC (Brushless DC) 모터를 절대값 엔코더 (Absolute Encoder) 를 기반으로 정류 (Commutation) 하기 위한 BLDC 모터 제어 시스템으로서, BLDC motor control system for commutating BLDC (Brushless DC) motors based on Absolute Encoder,
    고정자 (Stator) 및 회전자 (Rotor) 를 포함하는 BLDC 모터; A BLDC motor including a stator and a rotor;
    상기 회전자의 회전에 종속하여 회전하도록 구성된 절대값 엔코더; An absolute encoder configured to rotate in dependence of the rotation of the rotor;
    상기 절대값 엔코더로부터 수신한 상기 절대값 엔코더의 출력값을 기반으로 상기 BLDC 모터의 회전자의 위치를 결정하는 위치 결정부; 및A positioning unit determining a position of the rotor of the BLDC motor based on an output value of the absolute encoder received from the absolute encoder; And
    상기 결정된 회전자의 위치를 기반으로 상기 BLDC 모터에 제어 신호를 인가하는 제어부를 포함하는, BLDC 모터 제어 시스템. And a control unit for applying a control signal to the BLDC motor based on the determined position of the rotor.
  15. 제 14 항에 있어서, The method of claim 14,
    상기 절대값 엔코더의 복수의 출력값들과 상기 복수의 출력값들에 각각 대응하는 회전자 위치들에 대한 정보들을 포함하는 캘리브레이션 데이터를 저장하는 저장부를 더 포함하고, The apparatus may further include a storage unit configured to store calibration data including information about a plurality of output values of the absolute encoder and rotor positions corresponding to the plurality of output values, respectively.
    상기 위치 결정부는, 상기 저장부에 미리 저장된 상기 캘리브레이션 데이터를 기반으로 상기 절대값 엔코더의 출력값에 따른 상기 회전자의 위치를 결정하는, BLDC 모터 제어 시스템. The positioning unit, BLDC motor control system for determining the position of the rotor according to the output value of the absolute encoder based on the calibration data stored in advance in the storage.
  16. 제 15 항에 있어서, The method of claim 15,
    상기 캘리브레이션 데이터는, The calibration data,
    상기 BLDC 모터를 캘리브레이션 모드로 설정하고; Set the BLDC motor to a calibration mode;
    상기 회전자의 회전에 따라 발생하는 역기전력 (Back Electromotive Force, BEMF) 을 기반으로 상기 회전자의 위치를 결정하고; Determine a position of the rotor based on a Back Electromotive Force (BEMF) generated as the rotor rotates;
    상기 역기전력을 기반으로 상기 회전자의 위치를 결정하는 시점의 절대값 엔코더의 출력값을 획득하고; 그리고Acquiring an output value of an absolute value encoder at the time of determining the position of the rotor based on the counter electromotive force; And
    상기 역기전력을 기반으로 결정된 회전자의 위치에 대한 정보 및 상기 획득한 절대값 엔코더의 출력값을 상기 캘리브레이션 데이터의 적어도 일부로서 저장하는 것에 의해 상기 BLDC 모터의 구동 모드 설정 이전에 미리 생성되어 상기 저장부에 저장된 것인, BLDC 모터 제어 시스템. By storing the information on the position of the rotor determined based on the counter electromotive force and the output value of the obtained absolute value encoder as at least a portion of the calibration data is generated in advance before setting the drive mode of the BLDC motor to the storage unit The stored, BLDC motor control system.
  17. 제 15 항에 있어서, The method of claim 15,
    상기 저장부는 비휘발성 메모리인, BLDC 모터 제어 시스템. The storage unit is a non-volatile memory, BLDC motor control system.
  18. 고정자 (Stator) 및 회전자 (Rotor) 를 포함하는 BLDC (Brushless DC) 모터를 절대값 엔코더 (Absolute Encoder) 를 기반으로 캘리브레이션하는 방법으로서, 상기 절대값 엔코더는 상기 회전자의 회전에 종속하여 회전하도록 구성되고, 상기 방법은,A method of calibrating a brushless DC (BLDC) motor including a stator and a rotor based on an absolute encoder, wherein the absolute encoder rotates in dependence of the rotation of the rotor. And the method is
    상기 BLDC 모터를 캘리브레이션 모드로 설정하는 단계; Setting the BLDC motor to a calibration mode;
    상기 회전자의 회전에 따라 발생하는 역기전력 (Back Electromotive Force, BEMF) 을 기반으로 상기 회전자의 위치를 결정하는 단계; Determining a position of the rotor based on a back electromotive force (BEMF) generated by the rotation of the rotor;
    상기 역기전력을 기반으로 상기 회전자의 위치를 결정하는 시점의 절대값 엔코더의 출력값을 획득하는 단계; 및Acquiring an output value of an absolute value encoder at the time of determining the position of the rotor based on the counter electromotive force; And
    상기 역기전력을 기반으로 결정된 회전자의 위치에 대한 정보 및 상기 획득한 절대값 엔코더의 출력값을 상기 캘리브레이션 데이터의 적어도 일부로서 저장하는 단계를 포함하는, 절대값 엔코더를 기반으로 하는 BLDC 모터의 캘리브레이션 방법. And storing information on the position of the rotor determined based on the counter electromotive force and the obtained output value of the absolute encoder as at least part of the calibration data.
  19. 프로세서 실행 가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체로서, 상기 명령어들은 고정자 (Stator) 및 회전자 (Rotor) 를 포함하는 BLDC (Brushless DC) 모터를 절대값 엔코더 (Absolute Encoder) 를 기반으로 정류 (Commutation) 하기 위한 명령어들이고, 상기 절대값 엔코더는 상기 회전자의 회전에 종속하여 회전하도록 구성되며, 상기 명령어들은 상기 프로세서에 의해 실행되었을 때, A computer-readable storage medium containing processor executable instructions, the instructions commutating a brushless DC (BLDC) motor including a stator and a rotor based on an absolute encoder. And the absolute encoder is configured to rotate in dependence of the rotation of the rotor, when the instructions are executed by the processor.
    절대값 엔코더의 출력값을 획득하고;Obtain an output value of the absolute encoder;
    상기 절대값 엔코더의 출력값을 기반으로 상기 BLDC 모터의 회전자의 위치를 결정하고; 그리고Determine a position of the rotor of the BLDC motor based on the output value of the absolute encoder; And
    상기 결정된 회전자의 위치를 기반으로 상기 BLDC 모터에 제어 신호를 인가하도록 구성되는, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체. And apply a control signal to the BLDC motor based on the determined position of the rotor.
  20. 프로세서 실행 가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체로서, 상기 명령어들은 고정자 (Stator) 및 회전자 (Rotor) 를 포함하는 BLDC (Brushless DC) 모터를 절대값 엔코더 (Absolute Encoder) 를 기반으로 캘리브레이션하기 위한 명령어들이고, 상기 절대값 엔코더는 상기 회전자의 회전에 종속하여 회전하도록 구성되며, 상기 명령어들은 상기 프로세서에 의해 실행되었을 때, A computer readable storage medium containing processor executable instructions, the instructions for calibrating a brushless DC (BLDC) motor including a stator and a rotor based on an absolute encoder. Instructions, wherein the absolute encoder is configured to rotate in dependence of the rotation of the rotor, the instructions being executed by the processor,
    상기 BLDC 모터를 캘리브레이션 모드로 설정하고;Set the BLDC motor to a calibration mode;
    상기 회전자의 회전에 따라 발생하는 역기전력 (Back Electromotive Force, BEMF) 을 기반으로 상기 회전자의 위치를 결정하고;Determine a position of the rotor based on a Back Electromotive Force (BEMF) generated as the rotor rotates;
    상기 역기전력을 기반으로 상기 회전자의 위치를 결정하는 시점의 절대값 엔코더의 출력값을 획득하고; 그리고 Acquiring an output value of an absolute value encoder at the time of determining the position of the rotor based on the counter electromotive force; And
    상기 역기전력을 기반으로 결정된 회전자의 위치에 대한 정보 및 상기 획득한 절대값 엔코더의 출력값을 상기 캘리브레이션 데이터의 적어도 일부로서 저장하게 하도록 구성되는, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체. And store information about the position of the rotor determined based on the back electromotive force and the output value of the obtained absolute value encoder as at least part of the calibration data.
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