[go: up one dir, main page]

KR101366772B1 - 모터 구동 장치 및 모터 제어 방법 - Google Patents

모터 구동 장치 및 모터 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101366772B1
KR101366772B1 KR1020120106049A KR20120106049A KR101366772B1 KR 101366772 B1 KR101366772 B1 KR 101366772B1 KR 1020120106049 A KR1020120106049 A KR 1020120106049A KR 20120106049 A KR20120106049 A KR 20120106049A KR 101366772 B1 KR101366772 B1 KR 101366772B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
motor
duty
duty ratio
pulse width
control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
KR1020120106049A
Other languages
English (en)
Inventor
이수웅
Original Assignee
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020120106049A priority Critical patent/KR101366772B1/ko
Priority to US13/843,230 priority patent/US20140084823A1/en
Priority to JP2013054961A priority patent/JP2014068522A/ja
Application granted granted Critical
Publication of KR101366772B1 publication Critical patent/KR101366772B1/ko
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/06—Arrangements for speed regulation of a single motor wherein the motor speed is measured and compared with a given physical value so as to adjust the motor speed
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Direct Current Motors (AREA)

Abstract

본 발명은 모터 구동 장치 및 모터 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 구현예에 따른 모터 제어 장치는 펄스폭변조 신호를 이용하여 개루프 제어를 수행하는 개루프 구동부, 모터의 현재 속도를 이용하여 피드백 제어를 수행하는 폐루프 구동부 및 상기 펄스폭변조 신호에 대하여 듀티비를 계산하고, 계산된 상기 듀티비를 기 설정된 레퍼런스 듀티와 비교하여 상기 개루프 구동부 또는 상기 폐루프 구동부 중 어느 하나를 동작하도록 제어하는 구동 제어부를 포함한다.

Description

모터 구동 장치 및 모터 제어 방법{MOTOR DRIVING DEVICE, AND METHOD FOR COTROLLING MOTOR}
본 발명은 개루프 제어와 폐루프 제어를 조합하여 사용함으로써 저속에서도 모터의 회전 오차를 줄일 수 있는 모터 구동 장치 및 모터 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 BLDC 모터와 같이 속도를 제어할 수 있는 모터의 경우, 그 속도는 펄스-폭-변조(Pulse-Width-Modulation, PWM) 신호의 듀티(듀티) 값을 조절함으로써 제어할 수 있다. 펄스-폭-변조 신호의 듀티 값은 신호의 한 주기 내에서 신호가 High 값을 갖는 턴-온(turn-on) 시간과, 신호가 Low 값을 갖는 턴-오프(turn-off) 시간 사이에 따라 결정될 수 있으며, 모터의 회전 속도는 펄스-폭-변조 신호의 듀티 값에 비례할 수 있다.
모터의 속도 제어방식은 크게 개루프(open loop) 제어와 폐루프(close loop) 제어로 구분할 수 있으며, 개루프 제어의 경우 피드백 회로를 포함하지 않기 때문에 간단한 구조로 구현할 수 있으나 전기적 잡음(noise) 등의 외부적 요인으로 인해 발생하는 오차를 보상할 수 없다.
폐루프 제어의 경우 모터의 속도가 피드백이 되므로 항상 일정한 속도를 유지할 수 있으나, 외부 입력 신호에 의해 모터의 속도가 낮아지는 경우 오버슛(overshoot)에 의해 모터가 정지하게 되는 문제점이 있다. 또한, 폐루프 제어의 경우, 연속적인 속도 제어가 아닌, 일정 단위를 기준으로 하는 속도 제어를 수행하게 되므로, 저속 영역에서는 오차도가 커지는 한계성이 있다.
따라서, 개루프 제어 또는 폐루프 제어 중 어느 하나를 이용하는 경우, 상술한 문제점을 극복하기 어려운 한계성이 있다.
하기의 선행기술문헌들은 이러한 종래 기술에 관한 것으로, 개루프 제어와 폐루프 제어를 조합하여 사용하는 기술을 개시하고 있지 않다.
일본 공개특허공보 제1997-247976호는, 구동 초기시 개루프 제어를 수행하고 이후에 폐루프 제어를 수행하는 기술을 개시하고 있다. 그러나, 일본 공개특허공보 제1997-247976호는 개루프 제어와 폐루프 제어를 자유롭게 변환할 수 없는 한계성을 가지고 있다.
일본 공개특허공보 제2010-98922호는, 온도에 따른 홀센서의 출력을 보상하기 위한 기술을 개시하고 있다. 그러나, 일본 공개특허공보 제2010-98922호는 개루프 제어와 폐루프 제어를 혼용하여 운영하는 것에 대해서는 개시하고 있지 아니하다.
일본 공개특허공보 제1997-247976호 일본 공개특허공보 제2010-98922호
본 발명의 과제는 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 개루프 제어와 폐루프 제어를 조합하여 사용함으로써 저속에서도 모터의 회전 오차를 줄일 수 있는 모터 구동 장치 및 모터 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 제1 기술적인 측면은 모터 제어 장치를 제안한다. 상기 모터 제어 장치는 펄스폭변조 신호를 이용하여 개루프 제어를 수행하는 개루프 구동부, 모터의 현재 속도를 이용하여 피드백 제어를 수행하는 폐루프 구동부 및 상기 펄스폭변조 신호에 대하여 듀티비를 계산하고, 계산된 상기 듀티비를 기 설정된 레퍼런스 듀티와 비교하여 상기 개루프 구동부 또는 상기 폐루프 구동부 중 어느 하나를 동작하도록 제어하는 구동 제어부를 포함한다.
상기 구동 제어부는, 상기 펄스폭변조 신호를 입력받고 입력받은 펄스폭변조 신호의 주파수를 이용하여 듀티비를 계산하는 듀티비 계산기, 기 설정된 복수의 후보 레퍼런스 듀티들 중 어느 하나를 상기 레퍼런스 듀티로 결정하는 레퍼런스 듀티 결정기 및 상기 듀티비와 상기 레퍼런스 듀티를 비교하여 상기 듀티비가 상기 레퍼런스 듀티보다 크면 상기 폐루프 구동부를 구동하도록 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.
상기 듀티비 계산기는 소정 주기 동안 펄스폭변조 신호를 입력받고 입력받은 상기 펄스폭변조 신호 중 high 레벨에 해당하는 카운터 클럭의 수를 이용하여 듀티비를 결정할 수 있다.
상기 레퍼런스 듀티 결정기는, 상기 복수의 후보 레퍼런스 듀티들을 각각 저장하는 복수의 메모리 및 상기 복수의 메모리 각각과 연결된 복수의 스위치를 포함하고, 상기 복수의 스위치 중 어느 하나를 ON시켜 해당 스위치와 연결된 어느 하나의 메모리에 저장된 듀티를 상기 레퍼런스 듀티로 결정할 수 있다.
상기 레퍼런스 듀티 결정기는 외부로부터 제공된 신호에 따라 상기 복수의 스위치 중 어느 하나를 ON 시킬 수 있다.
상기 제어기는 상기 듀티비와 상기 레퍼런스 듀티를 비교하여 상기 듀티비가 상기 레퍼런스 듀티보다 크면 상기 폐루프 구동부에 기준 속도를 제공할 수 있다.
상기 폐루프 구동부는 상기 모터의 현재 속도를 검출하고 상기 기준 속도와 상기 현재 속도의 오차가 줄어들도록 상기 모터의 회전을 제어할 수 있다.
상기 제어기는 상기 듀티비가 상기 레퍼런스 듀티보다 작으면 상기 개루프 구동부를 구동하도록 제어할 수 있다.
상기 개루프 구동부는 삼각파 신호를 발생하는 삼각파 생성기, 조절 신호와 상기 삼각파 신호를 합성하여 펄스폭변조 신호를 생성하는 개루프 합성기 및 상기 개루프 합성기에서 생성된 상기 펄스폭변조 신호에 따라 상기 모터의 구동을 제어하는 개루프 제어기를 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 기술적인 측면은 모터 제어 방법을 제안한다. 상기 모터 제어 방법은 (a) 펄스폭변조 신호에 대하여 듀티비를 계산하는 단계 및 (b) 계산된 상기 듀티비를 기 설정된 레퍼런스 듀티와 비교하여, 개루프 구동 제어 및 폐루프 구동 제어 중 어느 하나를 이용하여 모터를 제어하는 단계를 포함한다.
상기 (a) 단계는 소정 주기 동안 펄스폭변조 신호를 입력받고, 입력받은 상기 펄스폭변조 신호 중 high 레벨에 해당하는 카운터 클럭의 수를 카운팅하여 듀티비를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (b) 단계는, (b-1) 상기 듀티비와 상기 레퍼런스 듀티를 비교하는 단계, (b-2) 상기 듀티비가 상기 레퍼런스 듀티보다 크면, 상기 폐루프 구동 제어를 이용하여 상기 모터를 제어하는 단계 및 (b-3) 상기 듀티비가 상기 레퍼런스 듀티보다 작으면, 상기 개루프 구동 제어를 이용하여 상기 모터를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (b-2) 단계는, 상기 모터의 현재 속도를 검출하는 단계, 상기 현재 속도와 기준 속도를 비교하는 단계 및 상기 기준 속도와 상기 현재 속도의 오차가 줄어들도록 상기 모터의 회전을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (b-3) 단계는 조절 신호와 삼각파 신호를 합성하여 펄스폭변조 신호를 생성하는 단계 및 상기 펄스폭변조 신호에 따라 상기 모터의 구동을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 개루프 제어와 폐루프 제어를 조합하여 사용함으로써 저속에서도 모터의 회전 오차를 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 모터 제어에서 PWM 듀티와 RPM의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 2는 삼각파와 PWM 속도 제어의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 도 3의 구동 제어부의 일 실시형태를 설명하기 위한 세부 구성도이다.
도 5는 도 4의 구동 제어부의 일 실시형태를 설명하기 위한 세부 회로도이다.
도 6은 도 3의 폐루프 구동부의 일 실시형태를 설명하기 위한 세부 구성도이다.
도 7은 도 3의 개루프 구동부의 일 실시형태를 설명하기 위한 세부 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
이하에서 사용되는, 각 단계들에 대한 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것이므로, 이러한 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니다. 따라서, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호가 사용될 것이며, 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 모터 제어에서 PWM 듀티와 RPM의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 펄스폭변조(Pulse Width Modulation, PWM) 듀티와 모터의 회전 속도(revolution per minute, RPM)은 비례적인 관계를 가질 수 있다. 즉, PWM 듀티가 증가함에 따라 RPM도 선형적으로 증가하게 된다.
실시예예 따라, 최소 속도 및 최대 속도가 각각 특정 속도로 세팅되어 있으면, 도 1에 도시된 바와 같이 최소 속도와 최대 속도 사이에서 PWM 듀티와 RPM은 선형적인 관계를 가질 수 있다.
도 2는 삼각파와 PWM 속도 제어의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 소정의 기준 신호(예컨대 삼각파)와 조절 신호를 이용하여 펄스폭변조 신호의 듀티를 결정할 수 있다. 따라서, 조절 신호가 낮은 전압일 때에는 PWM 듀티가 증가하게 되고, 그에 따라 모터의 속도도 증가되게 된다. 반면, 조절 신호가 높은 전압일 때에는, PWM 듀티가 낮아지게 되고, 그에 따라 모터의 속도도 감소되게 된다.
개루프(Open loop) 제어는 이러한 삼각파와 조절신호를 이용하여 모터의 구동 속도를 제어할 수 있다. 그러나, 이러한 개루프 제어는 전압이나 잡음 등에 의하여 환경 변화가 발생하게 되면, 오차가 발생하게 되는, 즉, 불안정한 특성을 가질 수 있다.
이하에서는 도 3 내지 도 8을 참조하여, 본 발명에 따른 모터 제어 장치 및 모터 제어 방법에 대하여 설명한다.
이하에서 설명할, 본 발명에 따른 모터 제어 장치 및 모터 제어 방법은 개루프 제어와 폐루프 제어를 혼합하여 사용 가능하다. 예를 들어, 본 발명은 저속에서는 개루프 제어를 사용하여 속도의 오차를 줄이고, 고속에서는 폐루프 제어를 사용하여 외부적 요인으로 인해 발생하는 오차를 보상할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
모터 제어 장치(10)는 폐루프 제어부(300) 및 개루프 제어부(400) 중 어느 하나를 이용하여 모터(20)의 구동을 제어할 수 있다.
더 상세히 설명하면, 모터 제어 장치(10)는 구동 제어부(200), 폐루프 구동부(300) 및 개루프 구동부(400)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 모터 제어 장치(10)는 신호 생성부(100)를 더 포함할 수 있다.
신호 생성부(100)는 펄스폭변조 신호를 생성할 수 있다.
실시예에 따라, 신호 생성부(100)는 구동 제어부(200) 또는 개루프 구동부(400) 중 적어도 하나에 포함되거나, 또는 도 1에 도시된 바와 같이 별도의 구성요소로서 구성될 수 있다.
구동 제어부(200)는 레퍼런스 듀티를 이용하여 개루프 구동부(400) 또는 폐루프 구동부(300) 중 어느 하나를 동작하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 구동 제어부(200)는 펄스폭변조 신호에 대하여 듀티비를 계산하고, 계산된 듀티비를 기 설정된 레퍼런스 듀티와 비교하여 개루프 구동부(400) 또는 폐루프 구동부(300) 중 어느 하나를 동작하도록 제어할 수 있다.
이러한 구동 제어부(200)에 대해서는, 도 4 내지 도 5를 참조하여 이하에서 보다 상세히 후술한다.
폐루프 구동부(300)는 모터의 현재 속도와 펄스폭변조 신호사이의 오차를 이용하여 피드백 제어를 수행할 수 있고, 개루프 구동부(400)는 펄스폭변조 신호를 이용하여 개루프 제어를 수행할 수 있다.
폐루프 구동부(300) 및 개루프 구동부(400)는 다양한 형태로 실시될 수 있다. 즉, 본 발명에서, 폐루프 구동부(300) 및 개루프 구동부(400)의 구체적 구성에 대해서는 특정 실시예로서 한정하지 아니한다. 따라서, 도 6 및 도 7을 각각 참조하여 이하에서 설명될 폐루프 구동부(300) 및 개루프 구동부(400)의 실시예들은 다양한 실시예들 중 어느 하나에 불과한 것으로, 반드시 도 6 및 도 7에 개시된 구성으로 한정되지 아니함은 명확하다.
도 4는 도 3의 구동 제어부의 일 실시형태를 설명하기 위한 세부 구성도이고, 도 5는 도 4의 구동 제어부의 일 실시형태를 설명하기 위한, 보다 구체적인 세부 회로도이다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 구동 제어부(200)의 다양한 실시예들을 설명한다.
구동 제어부(200)는 듀티비 계산기(210), 레퍼런스 듀티 결정기(220) 및 제어기(230)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 구동 제어부(200)는 스위치(240)를 더 포함할 수 있다.
듀티비 계산기(210)는 펄스폭변조 신호의 듀티비를 계산할 수 있다. 예를 들어, 듀티비 계산기(210)는 펄스폭변조 신호를 입력받고, 입력받은 펄스폭변조 신호의 주파수를 이용하여 듀티비를 계산할 수 있다.
일 실시예에서, 듀티비 계산기(210)는 소정 주기 동안 펄스폭변조 신호를 입력받고, 입력받은 펄스폭변조 신호 중 하이(high) 레벨에 해당하는 카운터 클럭의 수를 이용하여 듀티비를 결정할 수 있다.
예를 들어, 듀티비 계산기(210)는 소정 주기 동안 펄스폭변조 신호를 입력받을 수 있고, 여기에서, 소정 주기는 카운터를 통하여 카운팅 될 수 있다. 펄스폭변조 신호가 1kHz, 카운터의 클럭이 1MHz인 경우를 가정하면, 펄스폭변조 신호의 한 주기 동안, 카운터는 1,000번을 카운팅하게 된다. 듀티비 계산기(210)는 1,000번의 카운터 클락 중에서 High로 나타나는 출력 만을 계산하여 펄스폭변조 듀티비를 결정할 수 있다. 예컨대, 500번의 출력이 High로 나타난다면 듀티비 계산기(210)는 듀티비로 50%를 계산할 수 있다.
실시예에 따라, 듀티비 계산기(210)는 펄스폭변조 신호의 복수의 주기를 이용할 수 있다. 상술한 예의 경우, 펄스폭변조 신호의 100주기를 이용하는 경우, 100,000번의 카운팅 클락이 발생할 수 있고, 이러한 약 100,000번의 카운팅 결과 중 High로 나타나는 출력을 계산하여 펄스폭변조 듀티비를 결정할 수 있다. 이러한 실시예의 경우, 누적된 주기를 이용하므로 보다 정확한 듀티비를 계산할 수 있다.
레퍼런스 듀티 결정기(220)는 레퍼런스 듀티를 결정할 수 있다. 여기에서, 레퍼런스 듀티는, 듀티비 계산기(210)에서 계산된 듀티비와 비교되어, 개루프 제어를 수행할지 또는 폐루프 제어를 수행할지 여부를 결정하는데 사용된다.
일 실시예에서, 레퍼런스 듀티 결정기(220)는 기 설정된 복수의 후보 레퍼런스 듀티들 중 어느 하나를 레퍼런스 듀티로 결정할 수 있다.
레퍼런스 듀티 결정기(220)는 복수의 후보 레퍼런스 듀티들 중 어느 하나를 선택하여, 레퍼런스 듀티를 결정할 수 있다.
도 5에 도시된 예를 참조하여 설명하면, 레퍼런스 듀티 결정기(220)는 복수의 메모리(221-1 내지 221-n) 및 복수의 스위치(222-1 내지 222-n)를 포함할 수 있다. 복수의 메모리(221-1 내지 221-n)는 복수의 후보 레퍼런스 듀티들을 각각 저장할 수 있다. 복수의 스위치(222-1 내지 222-n)는 복수의 메모리 각각과 1:1로 연결될 수 있다. 레퍼런스 듀티 결정기(220)는 복수의 스위치(222-1 내지 222-n) 중 어느 하나를 ON시켜, 해당 스위치와 연결된 어느 하나의 메모리에 저장된 듀티를 레퍼런스 듀티로 결정할 수 있다.
일 실시예예서, 레퍼런스 듀티 결정기(220)는 외부로부터 제공된 신호에 따라, 상기 복수의 스위치 중 어느 하나를 ON 시킬 수 있다.
이러한 실시예에 의하여, 개루프 제어를 수행할 속도를 가변적으로 운영할 수 있으므로, 본 발명은 모터의 구동에 대하여 다양한 제어를 제공할 수 있는 것이다.
제어기(230)는 듀티비와 레퍼런스 듀티를 비교하여, 폐루프 구동부(300) 또는 개루프 구동부(400) 중 어느 하나를 동작하도록 제어할 수 있다. 만약 25%를 레퍼런스 듀티로 결정한 예의 경우, 현재의 듀티비가 25% 이하이면, 제어기(230)는 개루프 제어를 하도록 제어할 수 있고, 25%를 초과하면 폐루프 제어를 제어를 하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 제어기(230)는 일정 속도 이하이면, 개루프 제어를 사용하여 오차를 줄이도록 제어할 수 있다. 즉, 일정 속도는 레퍼런스 듀티로 결정될 수 있고, 제어기(230)는 듀티비가 레퍼런스 듀티보다 작으면 개루프 구동부(400)가 동작하도록 제어할 수 있다. 따라서, 제어기(230)는 듀티비가 레퍼런스 듀티보다 크면 폐루프 구동부(300)를 구동하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 제어기(230)는 듀티비가 레퍼런스 듀티보다 크면, 폐루프 구동부(300)에 기준 속도를 제공할 수 있다. 여기에서, 기준 속도는 기 설정된 값이거나 외부로부터 제공된 제어 명령에 의하여 설정된 값일 수 있다.
도 6은 도 3의 폐루프 구동부의 일 실시형태를 설명하기 위한 세부 구성도이다.
폐루프 구동부(300)는 기준 속도와 모터의 현재 속도를 비교하여, 기준 속도에 일치하도록 현재 속도를 변화하도록 제어할 수 있다.
더 상세히 설명하면, 속도 검출기(320)는 홀 센서(30)로부터 제공된 홀 신호의 레별 변화를 감지하여 모터의 현재 속도를 검출할 수 있다.
폐루프 비교기(330)는 현재 속도와 기준 속도를 비교한 결과를 출력하고, 폐루프 제어기(310)는 폐루프 비교기(330)로부터 제공된 값을 기준으로 모터(20)의 속도를 증가시키거나 감소시키도록 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 폐루프 비교기(330)는 모터(20)의 현재 속도를 검출하고, 기준 속도와 현재 속도의 오차가 줄어들도록 모터(20)의 회전을 제어할 수 있다.
이와 같은, 폐루프 제어는 모터(20)의 현재 속도에 대한 피드백이 가능하므로, 비교적 일관성있는 속도제어가 가능하다.
여기에서, 기준 속도는 원하는 펄스폭변조 듀티비에 대응될 수 있고, 속도 제어는 디지털 레지스터에 의해 결정된 일정 단위(step)로 제어될 수 있다. 예를 들어 모터의 최대 RPM을 10000 이라고 가정한 경우, 단위를 1%라 하면 RPM은 최소 100단위로 증가하게 된다. 만약, 5950이라는 RPM을 제어하려 하는 경우, 5900 또는 6000을 출력하게 되므로 최대 50RPM의 오차가 발생하게 된다.
이러한 오차의 크기는 고속에서는 영향이 작을 수 있지만 저속(예를 들어, 500RPM)에서 50RPM의 오차는 약 10%의 오차가 되므로, 상당한 차이가 이루어지게 된다. 따라서, 본 발명은 저속에서는 폐루프 제어가 아닌 개루프 제어를 수행하도록 함으로써 저속에서의 오차를 줄이도록 모터를 구동할 수 있다.
도 6에 도시된 예에서는, 모터(20)의 속도를 검출하기 위하여 홀 센서(30)를 사용하는 예를 도시하고 있으나, 본 발명의 폐루프 구동부(300)는 반드시 이러한 예로 한정되지 아니함은 명확하다. 즉, Back EMF(Electro Motive Force) 신호에 의해 속도를 측정하는 경우에도, 상술한 바와 같이 폐루프 제어를 수행할 수 있다.
도 7은 도 3의 개루프 구동부의 일 실시형태를 설명하기 위한 세부 구성도이다.
개루프 제어기(400)는 삼각파 생성기(410), 개루프 합성기(420) 및 개루프 제어기(430)를 포함할 수 있다.
삼각파 생성기(410)는 삼각파 신호를 발생할 수 있다.
개루프 합성기(420)는 조절 신호와 삼각파 신호를 합성하여 펄스폭변조 신호를 생성할 수 있다.
개루프 제어기(430)는 개루프 합성기(420)에서 생성된 펄스폭변조 신호에 따라 모터(20)의 구동을 제어할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 모터 제어 장치(10)는 펄스폭변조 신호에 대하여 듀티비를 계산할 수 있다(S810).
모터 제어 장치(10)는 레퍼런스 듀티를 결정하고(S820), 계산된 듀티비를 레퍼런스 듀티와 비교하여(S830), 개루프 구동 제어 및 폐루프 구동 제어 중 어느 하나를 이용하여 모터를 제어할 수 있다(S840 내지 S860).
단계 S810에 대한 일 실시예에서, 모터 제어 장치(10)는 소정 주기 동안 펄스폭변조 신호를 입력받고, 입력받은 펄스폭변조 신호 중 high 레벨에 해당하는 카운터 클럭의 수를 카운팅하여 듀티비를 결정할 수 있다.
모터 제어 장치(10)는 듀티비와 레퍼런스 듀티를 비교하고, 듀티비가 레퍼런스 듀티보다 크면(S840, 예), 폐루프 구동 제어를 이용하여 모터를 제어할 수 있다(S850). 반면, 듀티비가 레퍼런스 듀티보다 작으면(S840, 아니오), 개루프 구동 제어를 이용하여 모터를 제어할 수 있다(S860).
단계 S850에 대한 일 실시예(폐루프 제어)에서, 모터 제어 장치(10)는 모터(10)의 현재 속도를 검출하고, 현재 속도와 기준 속도를 비교할 수 있다. 모터 제어 장치(10)는 기준 속도와 현재 속도의 오차가 줄어들도록 모터(10)의 회전을 제어할 수 있다.
단계 S860에 대한 일 실시예(개루프 제어)에서, 모터 제어 장치(10)는 조절 신호와 삼각파 신호를 합성하여 펄스폭변조 신호를 생성하고, 펄스폭변조 신호에 따라 모터(10)의 구동을 제어할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
10 : 모터 제어 장치
100 : 신호 생성부
200 : 구동 제어부
210 : 듀티비 계산기
220 : 레퍼런스 듀티 결정기
230 : 제어기
240 : 스위치
300 : 폐루프 구동부
310 : 폐루프 제어기
320 : 속도 검출기
330 : 폐루프 비교기
400 : 개루프 구동부
410 : 삼각파 생성기
420 : 개루프 합성기
430 : 개루프 제어기
20 : 모터
30 : 홀 센서

Claims (14)

  1. 모터 제어 장치에 있어서,
    펄스폭변조 신호를 이용하여 개루프 제어를 수행하는 개루프 구동부;
    모터의 현재 속도와 펄스폭변조 신호 사이의 오차를 이용하여 피드백 제어를 수행하는 폐루프 구동부; 및
    상기 펄스폭변조 신호에 대하여 듀티비를 계산하고, 계산된 상기 듀티비를 기 설정된 레퍼런스 듀티와 비교하여 상기 개루프 구동부 또는 상기 폐루프 구동부 중 어느 하나를 동작하도록 제어하는 구동 제어부;를 포함하고,
    상기 구동 제어부는
    상기 펄스폭변조 신호를 입력받고, 입력받은 펄스폭변조 신호의 주파수를 이용하여 듀티비를 계산하는 듀티비 계산기;
    기 설정된 복수의 후보 레퍼런스 듀티들 중 어느 하나를 상기 레퍼런스 듀티로 결정하는 레퍼런스 듀티 결정기; 및
    상기 듀티비와 상기 레퍼런스 듀티를 비교하여, 상기 듀티비가 상기 레퍼런스 듀티보다 크면 상기 폐루프 구동부를 구동하도록 제어하는 제어기;를 포함하는 모터 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 듀티비 계산기는
    소정 주기 동안 펄스폭변조 신호를 입력받고, 입력받은 상기 펄스폭변조 신호 중 high 레벨에 해당하는 카운터 클럭의 수를 이용하여 듀티비를 결정하는 모터 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 레퍼런스 듀티 결정기는
    상기 복수의 후보 레퍼런스 듀티들을 각각 저장하는 복수의 메모리; 및
    상기 복수의 메모리 각각과 연결된 복수의 스위치;를 포함하고,
    상기 복수의 스위치 중 어느 하나를 ON시켜 해당 스위치와 연결된 어느 하나의 메모리에 저장된 듀티를 상기 레퍼런스 듀티로 결정하는 모터 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 레퍼런스 듀티 결정기는
    외부로부터 제공된 신호에 따라, 상기 복수의 스위치 중 어느 하나를 ON 시키는 모터 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제어기는
    상기 듀티비와 상기 레퍼런스 듀티를 비교하여, 상기 듀티비가 상기 레퍼런스 듀티보다 크면 상기 폐루프 구동부에 기준 속도를 제공하는 모터 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 폐루프 구동부는
    상기 모터의 현재 속도를 검출하고, 상기 기준 속도와 상기 현재 속도의 오차가 줄어들도록 상기 모터의 회전을 제어하는 모터 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제어기는
    상기 듀티비가 상기 레퍼런스 듀티보다 작으면 상기 개루프 구동부를 구동하도록 제어하는 모터 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 개루프 구동부는
    삼각파 신호를 발생하는 삼각파 생성기;
    조절 신호와 상기 삼각파 신호를 합성하여 펄스폭변조 신호를 생성하는 개루프 합성기; 및
    상기 개루프 합성기에서 생성된 상기 펄스폭변조 신호에 따라 상기 모터의 구동을 제어하는 개루프 제어기;를 포함하는 모터 제어 장치.
  10. (a) 펄스폭변조 신호에 대하여 듀티비를 계산하는 단계; 및
    (b) 계산된 상기 듀티비를 기 설정된 레퍼런스 듀티와 비교하여, 개루프 구동 제어 및 폐루프 구동 제어 중 어느 하나를 이용하여 모터를 제어하는 단계;를 포함하고,
    상기 (b) 단계는
    (b-1) 상기 듀티비와 상기 레퍼런스 듀티를 비교하는 단계;
    (b-2) 상기 듀티비가 상기 레퍼런스 듀티보다 크면, 상기 폐루프 구동 제어를 이용하여 상기 모터를 제어하는 단계; 및
    (b-3) 상기 듀티비가 상기 레퍼런스 듀티보다 작으면, 상기 개루프 구동 제어를 이용하여 상기 모터를 제어하는 단계;를 포함하는 모터 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 (a) 단계는
    소정 주기 동안 펄스폭변조 신호를 입력받고, 입력받은 상기 펄스폭변조 신호 중 high 레벨에 해당하는 카운터 클럭의 수를 카운팅하여 듀티비를 결정하는 단계;를 포함하는 모터 제어 방법.
  12. 삭제
  13. 제10항에 있어서, 상기 (b-2) 단계는
    상기 모터의 현재 속도를 검출하는 단계;
    상기 현재 속도와 기준 속도를 비교하는 단계; 및
    상기 기준 속도와 상기 현재 속도의 오차가 줄어들도록 상기 모터의 회전을 제어하는 단계;를 포함하는 모터 제어 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 (b-3) 단계는
    조절 신호와 삼각파 신호를 합성하여 펄스폭변조 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 펄스폭변조 신호에 따라 상기 모터의 구동을 제어하는 단계;를 포함하는 모터 제어 방법.
KR1020120106049A 2012-09-24 2012-09-24 모터 구동 장치 및 모터 제어 방법 Expired - Fee Related KR101366772B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120106049A KR101366772B1 (ko) 2012-09-24 2012-09-24 모터 구동 장치 및 모터 제어 방법
US13/843,230 US20140084823A1 (en) 2012-09-24 2013-03-15 Motor controlling device and motor controlling method
JP2013054961A JP2014068522A (ja) 2012-09-24 2013-03-18 モータ制御装置及びモータ制御方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120106049A KR101366772B1 (ko) 2012-09-24 2012-09-24 모터 구동 장치 및 모터 제어 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101366772B1 true KR101366772B1 (ko) 2014-02-26

Family

ID=50271838

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120106049A Expired - Fee Related KR101366772B1 (ko) 2012-09-24 2012-09-24 모터 구동 장치 및 모터 제어 방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20140084823A1 (ko)
JP (1) JP2014068522A (ko)
KR (1) KR101366772B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018182836A (ja) * 2017-04-06 2018-11-15 ミネベアミツミ株式会社 モータ駆動制御装置及びモータ駆動制御装置の制御方法
KR102020160B1 (ko) * 2018-12-27 2019-09-09 한전케이피에스 주식회사 모터 구동 시스템 및 이의 동작 방법
KR20200080601A (ko) * 2018-12-27 2020-07-07 주식회사 코아비스 직류 모터의 제어 장치 및 방법

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104378046B (zh) * 2013-08-16 2017-09-19 台达电子工业股份有限公司 马达控制系统及方法
CN105375853A (zh) * 2014-08-25 2016-03-02 广西南宁西格汇居电子科技有限公司 一种自适应高压变频盘车方法
WO2016100879A1 (en) 2014-12-18 2016-06-23 Black & Decker Inc. Control scheme to increase power output of a power tool using conduction band and advance angle
JP6210968B2 (ja) * 2014-12-24 2017-10-11 ミネベアミツミ株式会社 モータ駆動制御装置
EP3370924B1 (en) 2015-11-02 2021-05-05 Black & Decker Inc. Reducing noise and lowering harmonics in power tools using conduction band control schemes
TWI673950B (zh) * 2018-10-16 2019-10-01 普誠科技股份有限公司 馬達控制裝置及其控制方法
EP3806273A1 (en) 2019-10-11 2021-04-14 Black & Decker Inc. Power tool receiving different capacity batttery packs
TWI861622B (zh) * 2022-12-12 2024-11-11 茂達電子股份有限公司 具有脈寬調變訊號產生機制的馬達控制器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0140716Y1 (ko) * 1992-12-09 1999-05-15 황선두 단상 브러시리스 직류모터 구동회로
JP2002186274A (ja) * 2000-12-15 2002-06-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ブラシレスｄｃモータの制御装置
KR100442649B1 (ko) * 1996-04-30 2004-11-03 스위치드 릴럭턴스 드라이브즈 리미티드 펄스폭변조된신호용복조기
JP2007519384A (ja) * 2003-09-05 2007-07-12 松下電器産業株式会社 弱め磁束領域を拡張するための永久磁石同期モータの駆動装置及び駆動方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5872378A (ja) * 1981-10-26 1983-04-30 Meidensha Electric Mfg Co Ltd パルス幅変調型インバ−タ装置
US4490661A (en) * 1983-07-28 1984-12-25 Kollmorgen Technologies Corporation Control system for synchronous brushless motors utilizing torque angle control
US6034493A (en) * 1997-02-05 2000-03-07 Fisher & Paykel Limited Brushless DC motor control
JP2001238482A (ja) * 2000-02-24 2001-08-31 Canon Inc 画像形成装置
JP4111679B2 (ja) * 2001-02-09 2008-07-02 三洋電機株式会社 デジタル信号のデューティ比検出回路
US7583158B2 (en) * 2005-09-13 2009-09-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha PWM signal generating circuit
US7557622B2 (en) * 2005-10-17 2009-07-07 Harman International Industries, Incorporated Precision triangle waveform generator
US7764053B2 (en) * 2006-12-14 2010-07-27 Intersil Americas Inc. System and method to calculate initial duty cycle
JP5250757B2 (ja) * 2007-04-05 2013-07-31 セミコンダクター・コンポーネンツ・インダストリーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー モータ駆動回路
US7560893B2 (en) * 2007-06-12 2009-07-14 Xerox Corporation Dual mode stepper motor
US8610501B2 (en) * 2009-11-16 2013-12-17 Covidien Lp Class resonant-H electrosurgical generators
JP2011193585A (ja) * 2010-03-12 2011-09-29 Panasonic Corp モータ駆動装置およびにこれを用いた電気機器
JP5413424B2 (ja) * 2011-08-24 2014-02-12 パナソニック株式会社 モータ駆動装置およびブラシレスモータ
KR101388854B1 (ko) * 2012-08-22 2014-04-23 삼성전기주식회사 모터 구동 장치 및 모터 제어 방법
KR101397763B1 (ko) * 2012-12-11 2014-05-20 삼성전기주식회사 모터 구동 제어 장치, 모터 구동 제어 방법 및 그를 이용한 모터

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0140716Y1 (ko) * 1992-12-09 1999-05-15 황선두 단상 브러시리스 직류모터 구동회로
KR100442649B1 (ko) * 1996-04-30 2004-11-03 스위치드 릴럭턴스 드라이브즈 리미티드 펄스폭변조된신호용복조기
JP2002186274A (ja) * 2000-12-15 2002-06-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ブラシレスｄｃモータの制御装置
JP2007519384A (ja) * 2003-09-05 2007-07-12 松下電器産業株式会社 弱め磁束領域を拡張するための永久磁石同期モータの駆動装置及び駆動方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018182836A (ja) * 2017-04-06 2018-11-15 ミネベアミツミ株式会社 モータ駆動制御装置及びモータ駆動制御装置の制御方法
KR102020160B1 (ko) * 2018-12-27 2019-09-09 한전케이피에스 주식회사 모터 구동 시스템 및 이의 동작 방법
KR20200080601A (ko) * 2018-12-27 2020-07-07 주식회사 코아비스 직류 모터의 제어 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014068522A (ja) 2014-04-17
US20140084823A1 (en) 2014-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101366772B1 (ko) 모터 구동 장치 및 모터 제어 방법
US10084400B2 (en) Motor driving device and motor system
US8159851B2 (en) Matrix converter
JP2011114995A (ja) モータ用駆動回路及びそれを備えたモータ
KR101367680B1 (ko) 모터 구동 제어신호 생성장치
US20200244196A1 (en) Control device of motor and storage medium
KR20160028251A (ko) Bldc 모터 제어 시스템 및 그 제어 방법
KR101388854B1 (ko) 모터 구동 장치 및 모터 제어 방법
KR101332084B1 (ko) 모터 구동 회로, 이를 포함하는 모터 구동 장치 및 모터 구동 방법
JP6313186B2 (ja) モータ駆動制御装置及びモータ駆動制御装置の制御方法
JP5792788B2 (ja) モータの速度制御システム及び方法
US8072175B2 (en) Semiconductor device for controlling rotation of motor
US7061193B2 (en) Motor drive apparatus
JP6497307B2 (ja) 空気調和機
JP7311957B2 (ja) Ｄｃモータの駆動回路およびそれを用いた電子機器
JP2012200047A (ja) スイッチング電源装置と電流アンプとその駆動方法
US11296625B2 (en) Control device and control method for synchronous electric motor
US20070253089A1 (en) Disk drive
JP2018046680A (ja) 負荷駆動装置
TW201705673A (zh) 馬達轉速控制電路及其控制方法
US20240305225A1 (en) Motor driving device
JP2016171707A (ja) モータ駆動制御装置及びモータ制御システム
KR100314083B1 (ko) 비엘디씨모터의 위치감지 방법
US11876478B2 (en) Motor controller
JP6082681B2 (ja) モータ駆動制御装置及びモータ駆動制御装置の制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20120924

PA0201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20130828

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20131122

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20140218

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20140219

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
LAPS Lapse due to unpaid annual fee
PC1903 Unpaid annual fee

Termination category: Default of registration fee

Termination date: 20171201