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KR960036285A - 펄스폭 변조 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

펄스폭 변조 제어 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 PWM 제어 다중 위상 DC 모터 장치는 다중 위상 DC 모터(22), 전류 센서(26) 및 PWM 제어기(28)를 포함한다. DC모터(22)는 정류 동안 정류 주파수에 턴온 및 턴오프하는 다수의 권선(Multiple windings) (42-44)을 포함한다. 전류 센서(26) DC 모터(22)의 모든 권선(42-44)내에 흐르는 전원 전류(power supply current)를 감지하기 위해 접속된다. PWM 제어기(28)는 가변 듀티사이클을 갖는 선택된 PWM 주파수에서 PWM 신호를 사용하여 DC 모터(22)를 제어하기 위해 접속된다. PWM 제어기(28)는 전류 센서(26)로 부터의 피드백(feedback)을 사용하고, 이어서 PWM 신호의 듀티 사이클을 조정하여 DC 모터(22)에 토트가 거의 일정하게 유지되도록 한다. PWM 제어기(28)는 정류 동안 권선(42-44)내에 전류 선형적으로 슬루잉되도록 하는 방식으로, 전압을 조정하여 제어 PWM 신호가 발생되도록 하는 연스위칭(softswitching circuit)를 포함한다. 선형 전류 슬루잉은 PWM 주파수에 비해 느린 슬루 속도(slewrate)에서 발생되며, 이로인해 정류 동안 토크 리플(torqueripple)이 감소된다. 정류 동안 연속적인 PWM 듀티 사이클 제어와 선형 전류 슬루잉이 조합되면, 기본 정류 주파수 뿐만 아니라 소수의 제1고조파(the first few harmonics)에서 토크 리플리 크게 감소된다. 또한, 다중 위상 DC 모터의 PWM 제어에 대한 방안이 기술된다.

Description

펄스폭 변조 제어 시스템 및 방법
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제1도는 본 발명에 따른 연 스위칭 PWM 제어 DC 모터의 블럭도, 제2도는 본 발명의 하나의 특성에 따라 연 스위칭 PWM 제어 DC 모터의 바람직한 구현의 기능을 개략적으로 제공는 제3도 내지 제4도의 관계를 도시한 도면, 제3도는 다중 위상 DC 모터를 개략적으로 도시한 도면, 제4도는 제3도의 DC 모터를 구동하는데 사용되는 권선 선택 로직을 개략적으로 도시한 도면, 제5도는 본 발명의 특성에 따른 PWM 제어기를 개략적으로 도시한 도면.

Claims (10)

  1. 정류 동안 정류 주파수(a commutation frequency)에서 턴온 (turn on) 및 턴오프(turn off) 되고, 서로 상이한 시간에서 턴온 및 턴오프되는 다수의 권선선 (Multiple windings)(42-44)이 구비된 다중 위상 DC 모터(a multiphase direct current mortor)(22)와; 상기 DC 모터(22)의 모든 권선(42-44)내에 흐르는 전원 전류(power supply current)를 감지하기 위해 접속되는 전류 센서(a current sensor)(26)와; 상기 전류 센서(26)로 부터의 피드백(feedback)을 기초하여 상기 DC 모터(22)를 제어하기 위해 접속되고, 가변 듀티 사이클(variable duty cycle)을 갖는 선택된 PWM 주파수(a selected pulsewidth modulation frequency)에서 PWM 신호를 발생하여 상기 DC 모터(22)를 제어하고, 상기 전류 센서(26)로 부터의 상기 피드백을 사용하고 이어서 상기 PWM 신호의 상기 듀티 사이클을 조정함으로써 상기 DC 모터(22)내의 토크(torque)가 거의 일정하게 유지되도록 하는 PWM 제어기 (a PWM controller)(28)를 포함하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 PWM 제어기(28)는 정류 동안 상기 권선(42-44)내의 전류가 선형적으로 슬루잉되는 방식으로, 전압을 조정하여 상기 제어 PWM 신호를 발생하는데 사용되는 연 스위칭 회로(a soft switching circuit)를 구비하되, 상기 선형 전류 슬루잉은 상기 PWM 주파수에 비해 느린 슬루속도(a slew rate)에서 발생되는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 PWM 제어기(28)는 제1 및 제2듀티 사이클 제어기(30. 32)를 포함하고; 상기 제1듀티 사이클 제어기(30)는 정류 동안 턴온되는 권선에 대한 상기 PWM 신호의 상기 듀티 사이클을 조정하는데 사용되고; 상기 제2듀티 사이클 제어기(32)는 상기 동일한 정류 동안 턴온되는 권선에 대한 상기 PWM 신호의 상기 듀티 사이클을 조정하는데 사용되고; 후속 정류(a subsequent commutation)시 상기 제1 및 제2듀티 사이클 제어기(30, 32)는 이들 기능이 상반되게 수행되며, 이로 인해 상기 제1듀티 사이클 제어기(30)는 턴오프되는 권선에 대한 상기 듀티 사이클을 조정하는데 사용되고, 상기 제2듀티 사이클 제어(32)는 턴오프되는 권선에 대한 상기 듀티 사이클을 조정하는데 사용되는 장치.
  4. 제1항에 있어서, 정류 동안 하나의 권선이 턴온되는, 전류가 이 권선을 통해 흐르도록 하고; 상기 PWM 제어기(28)는 턴온된 상기 권선에 흐르는 상기 전류가 선형적으로 슬루잉되도록 하는 RC 시상수(a RC time constant)에 따라, 전압을 조정하여 상기 제어 PWM 신호를 발생하는데 사용되는 RC 회로(a RC circuit)를 포함하되, 상기 선형 전류 슬루잉은 상기 PWM 주파수에 비해 느린 슬루 속도에서 발생되는 장치.
  5. 제1항에 있어서, 정류 동안 하나의 권선이 턴온되면, 전류가 이 권선을 통해 흐르도록 하고; 상기 PWM 제어기(28)는 캐패시터(C) 및 상기 캐패시터(C)를 선형 속도(a linear rate)에서 방전하는 전류원(A current source) (80)을 포함하여, 턴온된 상기 권선내의 상기 전류가 상기 PWM 주파수에 비해 느린 슬루 속도에서 슬루잉(slewing)되도록 하는 장치.
  6. 선택된 PWM 주파수의 PWM 신호를 사용하여 다중 위상 DC 모터를 제어하는 PWM 제어 시스템(a PWM control system)으로서, 상기 DC 모터(22)는 정류 동안 정류 주파수에서 턴온 및 턴오프 되는 다수의 권선(42-44)를 구비하고, 상기 권선은 서로 상이한 시간에서 턴온 및 턴오프하는, 상기 PWM 제어 시스템에 있어서, 상기 DC 모터의 모든 권선(42-44)내에 흐르는 전원 전류를 감지하기 위해 접속되고, 상기 감지된 전류에 비례하는 전압을 출력하는 전류 센서(26)와; 바람직한 기준 전압(adesired reference voltage)과 상기 전류 센서(26)로 부터의 상기 전압을 비교한 것을 기초하여, 에러전압(an error voltage)을 발생하는 적분 가산기(an integrating amplifier)(70)와; 교호 및 주기 방식(an alternating and periodic manner)으로 상기 적분 가산기(70)와 독립적으로 접속되고 이로부터 단절되며,상기 에러 전압을 기초하여 상기 PWM 신호의 듀티사이클을 조정하여 상기 DC 모터(22)내의 토크가 거의 일정하게 유지되도록 하고, 정류 동안 상기 에러 전압을 조정하는 파형 네트워크(a wave shaping network)를 제각기 구비하여 상기 PWM 주파수에 비해 느린 슬루 속도에서 턴온 및 턴오프되는 권선내의 상기 전류를 슬루잉되도록 하며, 이로 인해 토크 리플(torque ripple)이 감소되도록 하는, 제1 및 제2듀티 사이클 제어기(first and second duty cycle controllers)(30, 32)을 포함하는 PWM 제어 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 파형 네트워크는 RC 시상수를 갖는 RC 회로를 포함하며; 상기 각각의 듀티 사이클 제어기가 상기 적분 가산기(70)와 접속되면, 상기 RC 회로는 RC 시상수에 따라 상기 에러 전압을 조정하는 PWM 제어 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 파형 네트워크는 캐패시터(a capacitor) 및 전원(a current source)(80)을 포함하며; 상기 각각의 두티 사이클 제어기가 상기 적분 가산기(70)로 부터 단절되면, 상기 전원(80)은 상기 캐패시터를 선형 속도에서 방전하여, 상기 에러 전압을 조정하는 PWM 제어 시스템.
  9. 선택된 PWM 주파수의 PWM 신호를 사용하여 다중 위상 DC 모터의 PWM을 제어하는 방법으로서, 상기 DC 모터(22)는 정류 동안 정류 주파수에서 턴온 및 턴오프되는 다수의 권선(42-44)을 구비하고, 상기 권선(42-44)은 서로 상이한 시간에서 턴온 및 턴오프되는, 상기 PWM 제어 방법에 있어서, 상기 DC 모터의 모든 권선(42-44)내에 흐르는 전원 전류를 감지하는 단계와; 상기 감지된 전류를 기초하여 상기 PWM 신호의 듀티 사이클을 변경하여, 상기 DC 모터(22)내의 토그가 거의 일정하게 유지 되도록 하는 단계를 포함하는 PWM 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 변경 단계는, 상기 감지된 전류를 기초하여, 바람직한 조정을 나타내는 에러 전압을 발생하여, 상기 DC 모터(22)내의 토크가 거의 일정하게 유지되도록 하는 단계로서, 상기 에러 전압은 상기 PWM 신호와 상기 두티 사이클을 발생하고 조정하는데 사용되는, 상기 발생단계와; 정류 동안 상기 PWM 주파수에 비해 느린 슬루 속도에서 상기 권선내의 사익 전류가 슬루잉되도록 하는 방식으로, 에러 전압을 조정하는 단계를 포함하는 PWM 제어 방법.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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