KR100734467B1 - Sensorless control system of a switched reluctance motor using impressing of voltage pulse and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 전압펄스 주입방식을 이용한 SRM의 센서리스 제어방법은, 전압펄스 주입방식을 이용하여 센서의 사용없이 SRM을 제어하기 위한 방법에 있어서, 상기 SRM의 A,B,C 3상에 각각 고주파 전압펄스를 인가하여, 각 상에 흐르는 전류를 검출하고, 그것을 바탕으로 각 상의 인덕턴스를 구하는 단계; 및 상기 구해진 인덕턴스를 이용하여 상기 SRM의 회전자의 위치를 추정하고, 그 추정된 회전자의 위치를 바탕으로 각 상에 인가되는 전압을 조정함으로써 SRM의 운전을 제어하는 단계를 포함하여 구성되며, 각 상에 흐르는 전류를 검출함에 있어서, 각 상의 전류를 필터를 거치게 하고, 필터를 거친 전류의 위상 지연에 따른 위상차를 상전이 회로에 의해 보상해 준다. The sensorless control method of the SRM using the voltage pulse injection method according to the present invention, in the method for controlling the SRM without the use of a sensor using the voltage pulse injection method, each of the three phases A, B, C of the SRM Applying a high frequency voltage pulse to detect a current flowing in each phase, and calculating inductance of each phase based on the current; And estimating the position of the rotor of the SRM using the obtained inductance, and controlling the operation of the SRM by adjusting a voltage applied to each phase based on the estimated position of the rotor. In detecting the current flowing in each phase, the current of each phase passes through the filter, and the phase shift circuit compensates for the phase difference according to the phase delay of the current passing through the filter.
이와 같은 본 발명에 의하면, SRM의 각 상의 여자되지 않은 구간에 토크를 유발하지 않을 정도의 낮은 듀티를 갖는 고주파 전압펄스를 주입하여 각 상의 전류를 측정하고, 그것을 바탕으로각 상의 인덕턴스를 추정하므로, 종래와 같이 별도의 광센서를 사용하지 않아도 SRM의 정토크 영역인 인덕턴스 상승 구간에 전류를 흘려줌으로써 SRM의 센서리스 운전이 가능하다.According to the present invention, by injecting a high-frequency voltage pulse having a low duty enough to not induce torque in the unexcited section of each phase of the SRM to measure the current of each phase, based on it to estimate the inductance of each phase, As in the prior art, the sensorless operation of the SRM is possible by flowing a current in the inductance rising section, which is the constant torque region of the SRM, without using a separate optical sensor.
전압펄스, SRM, 센서리스, 제어 Voltage pulse, SRM, sensorless, control
Description
도 1은 작은 전류가 흐를 때의 SRM의 전원에 대한 전압방정식의 등가회로를 나타낸 도면.1 shows an equivalent circuit of the voltage equation for the power supply of the SRM when a small current flows.
도 2는 인덕턴스 계산을 위해 SRM에 펄스전압 인가시의 상전압 및 상전류 파형을 보여주는 도면.2 is a diagram showing phase voltage and phase current waveforms when a pulse voltage is applied to an SRM for inductance calculation.
도 3은 SRM의 회전자의 전기적 위치각에 따른 인덕턴스 프로파일과 인덕턴스 검출전류 파형을 보여주는 도면.3 is a diagram showing an inductance profile and an inductance detection current waveform according to an electrical position angle of a rotor of an SRM.
도 4는 전압펄스 주입방식을 이용하여 인덕턴스를 추정하는 원리를 보여주는 도면.4 is a view showing a principle of estimating inductance using a voltage pulse injection method.
도 5는 인덕턴스에 따른 실제의 광센서 출력파형을 보여주는 도면.5 is a view showing an actual optical sensor output waveform according to inductance.
도 6은 인덕턴스에 따른 광센서 출력신호 실험파형을 보여주는 도면.6 is a view showing an experimental sensor output signal waveform according to the inductance.
도 7은 본 발명에 따른 전압펄스 주입방식을 이용한 SRM의 센서리스 제어방법의 기본원리를 보여주는 도면.7 is a view showing the basic principle of the sensorless control method of the SRM using the voltage pulse injection method according to the present invention.
도 8은 본 발명에 따른 전압펄스 주입방식을 이용한 SRM의 센서리스 제어방법과 관련하여 ssa 신호와 광센서 sa의 신호를 비교하여 보여주는 도면. 8 is a view showing a comparison of the signal of the ssa signal and the optical sensor sa with respect to the sensorless control method of the SRM using the voltage pulse injection method according to the present invention.
도 9는 본 발명에 따른 전압펄스 주입방식을 이용한 SRM의 센서리스 제어장치의 전체적인 시스템 구성을 보여주는 도면. 9 is a view showing the overall system configuration of the sensorless control device of the SRM using the voltage pulse injection method according to the present invention.
도 10은 본 발명에 따른 전압펄스 주입방식을 이용한 SRM의 센서리스 제어장치에 있어서의 상전이(Phase shift) 회로의 내부 회로구성을 보여주는 도면.10 is a view showing the internal circuit configuration of a phase shift circuit in the sensorless control device of the SRM using the voltage pulse injection method according to the present invention.
도 11은 본 발명에 따른 전압펄스 주입방식을 이용한 SRM의 센서리스 제어장치에 있어서의 센서리스 회로의 내부 회로구성을 보여주는 도면.11 is a view showing the internal circuit configuration of the sensorless circuit in the sensorless control device of the SRM using the voltage pulse injection method according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100...직류 전원 110...컨버터100.DC power supply 110.Converter
120...필터 130...상전이(Phase shift) 회로120 ...
131...톱니파 발생기 회로부 132,133...제1,제2감산기 회로부131 ... Sawtooth generator circuit section 132,133 ... First and second subtractor circuit section
134...비교기 135...인버터134
140...센서리스 회로 141...클락신호 발생부140
142...D-FF(D-flip flop) 143...초기구동 스위치142 ... D-FF (D-Flip flop) 143 ...
본 발명은 전압펄스 주입방식을 이용한 스위치드 릴럭턴스 모터(Switched Reluctance Motor: 이하, SRM이라 칭함)의 센서리스 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 SRM의 각 상의 여자되지 않은 구간에 토크를 유발하지 않을 정도의 낮은 듀티를 갖는 고주파 전압펄스를 주입함으로써 각 상의 인덕턴스 프로파일을 추정할 수 있고, 그에 의해 SRM의 정토크 영역인 인덕턴스 상승 구간에 전류를 흘려줌으로써 센서리스 운전을 가능 하게 하는 전압펄스 주입방식을 이용한 SRM의 센서리스 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sensorless control device and a method of a switched reluctance motor (hereinafter referred to as SRM) using a voltage pulse injection method, and in particular, does not cause torque in an unexcited section of each phase of the SRM. Injecting high-frequency voltage pulses with an unduly low duty to estimate the inductance profile of each phase, thereby allowing a sensorless operation by flowing a current through the inductance rising section, the constant torque region of SRM. The present invention relates to a sensorless control device of SRM and a method thereof.
SRM은 회전자의 위치에 따라 상권선의 여자시점이 결정되므로 회전자의 정확한 위치정보가 요구된다. 회전자 위치검출을 위해 고가의 엔코더 및 레졸버 등이 일반적으로 이용되지만 이러한 위치센서는 진동, EMI, 고온, 먼지 등의 열악한 환경에서는 성능이 저하되어 신뢰성이 떨어지며 전동기의 부피를 증가시키고 고가의 위치센서로 인해 단가를 상승시키는 문제점이 있다. Since the excitation time of the upper winding is determined according to the position of the rotor, the SRM requires accurate position information of the rotor. Expensive encoders and resolvers are commonly used to detect rotor position, but these position sensors have poor performance in harsh environments such as vibration, EMI, high temperature, and dust, resulting in poor reliability, increased motor volume, and expensive positioning. There is a problem of increasing the unit cost due to the sensor.
본 발명은 이상과 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, SRM의 각 상의 여자되지 않은 구간에 토크를 유발하지 않을 정도의 낮은 듀티를 갖는 고주파 전압펄스를 주입함으로써 각 상의 인덕턴스 프로파일을 추정할 수 있고, 그에 의해 SRM의 정토크 영역인 인덕턴스 상승 구간에 전류를 흘려줌으로써 센서리스 운전을 가능 하게 하는 전압펄스 주입방식을 이용한 SRM의 센서리스 제어장치 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention was created in view of the above-mentioned matters, and injecting high frequency voltage pulses having a low duty enough to not induce torque in an unexcited section of each phase of the SRM can estimate the inductance profile of each phase. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of a sensorless control device of the SRM using a voltage pulse injection method that enables sensorless operation by flowing a current in an inductance rising section, which is a constant torque region of the SRM.
또한, 종래의 전압펄스 주입방식에서의 위상지연 문제와 종래의 센서리스 방식에서의 초기구동 문제를 해결할 수 있는 전압펄스 주입방식을 이용한 SRM의 센서리스 제어장치 및 그 방법을 제공함에 다른 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a sensorless control device and a method of the SRM using the voltage pulse injection method that can solve the phase delay problem in the conventional voltage pulse injection method and the initial driving problem in the conventional sensorless method. .
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전압펄스 주입방식을 이용한 SRM의 센서리스 제어장치는, In order to achieve the above object, the SRM sensorless control apparatus using the voltage pulse injection method according to the present invention,
전압펄스 주입방식을 이용하여 센서의 사용없이 SRM을 제어하기 위한 장치에 있어서, An apparatus for controlling SRM without using a sensor by using a voltage pulse injection method,
직류 전원으로부터의 전압을 인가받아 3상 교류 전압을 출력하는 컨버터; A converter for receiving a voltage from a DC power supply and outputting a three-phase AC voltage;
상기 컨버터로부터 출력되어 상기 SRM으로 입력되는 3상 전류를 필터링하는 필터;A filter for filtering a three-phase current output from the converter to the SRM;
상기 필터를 거친 3상 전류의 위상지연에 따른 위상차를 보상해주기 위한 상전이(Phase Shift) 회로; A phase shift circuit for compensating the phase difference according to the phase delay of the three-phase current passed through the filter;
상기 상전이 회로를 거쳐 입력되는 3상 전류를 바탕으로 상기 SRM의 제어를 위한 게이트 구동 신호를 출력하는 한편, SRM의 초기구동을 위한 클락신호를 발생하는 센서리스 회로를 포함하여 구성된 점에 그 특징이 있다.It is characterized in that it comprises a sensorless circuit that outputs a gate drive signal for controlling the SRM based on the three-phase current input through the phase transition circuit, and generates a clock signal for the initial driving of the SRM. have.
여기서, 상기 필터로는 입력 전류 주파수의 저역 부분을 통과시키는 저역 통과 필터가 사용된다.Here, as the filter, a low pass filter for passing a low pass portion of the input current frequency is used.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전압펄스 주입방식을 이용한 SRM의 센서리스 제어방법은,In addition, the sensorless control method of the SRM using the voltage pulse injection method according to the present invention to achieve the above object,
전압펄스 주입방식을 이용하여 센서의 사용없이 SRM을 제어하기 위한 방법에 있어서, In the method for controlling the SRM without using a sensor by using a voltage pulse injection method,
a) 상기 SRM의 A,B,C 3상에 각각 고주파 전압펄스를 인가하여, 각 상에 흐르 는 전류를 검출하고, 그것을 바탕으로 각 상의 인덕턴스를 구하는 단계; 및a) applying high frequency voltage pulses to each of A, B, and C three phases of the SRM, detecting current flowing through each phase, and obtaining inductance of each phase based thereon; And
b) 상기 구해진 인덕턴스를 이용하여 상기 SRM의 회전자의 위치를 추정하고, 그 추정된 회전자의 위치를 바탕으로 각 상에 인가되는 전압을 조정함으로써 SRM의 운전을 제어하는 단계를 포함하여 구성된 점에 그 특징이 있다.b) controlling the operation of the SRM by estimating the position of the rotor of the SRM using the obtained inductance and adjusting the voltage applied to each phase based on the estimated position of the rotor. Has its features.
여기서, 바람직하게는 상기 단계 a)에서의 각 상에 흐르는 전류를 검출함에 있어서, 각 상의 전류를 필터를 거치게 하고, 필터를 거친 전류의 위상 지연에 따른 위상차를 상전이 회로에 의해 보상해 주는 단계를 더 포함한다. Here, preferably, in detecting the current flowing in each phase in step a), passing the current of each phase through a filter and compensating the phase difference according to the phase delay of the current through the filter by the phase transition circuit. It includes more.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
여기서, 본 발명의 실시예에 대한 설명에 앞서 SRM에 있어서의 인덕턴스 프로파일과 피크 전류와의 관계에 대하여 먼저 고찰해 보기로 한다. Here, prior to the description of the embodiment of the present invention, the relationship between the inductance profile and the peak current in the SRM will be discussed first.
SRM은 전자계 구조상 단속적인 여자 전원이 각 상 권선에 순차적으로 인가되어 구동되므로 항상 토크발생을 위한 상전류가 도통하지 않는 상이 존재하게 된다. 따라서 상전류가 흐르지 않는 상으로부터 인덕턴스를 측정할 수 있다. In the SRM, since an intermittent excitation power supply is sequentially applied to each phase winding due to the electromagnetic structure, there is always a phase in which phase current for torque generation does not conduct. Therefore, the inductance can be measured from the phase in which no phase current flows.
상전류가 흐르지 않는 상에 전압을 인가하고 전류를 검출하여 상 인덕턴스를 측정할 수 있으나, SRM이 운전 중에는 역기전력을 무시할 수 없으며, 저항에 의한 전압강하도 무시할 수가 없다.The phase inductance can be measured by applying a voltage to the phase in which the phase current does not flow and detecting the current. However, the back EMF cannot be ignored while the SRM is in operation, and the voltage drop due to the resistance cannot be ignored.
특히 인덕턴스 검출을 위한 상전류가 토크 맥동을 유발해서는 안되는데 이러한 제한 조건을 만족하기 위해서는 인덕턴스 측정을 위한 전류가 매우 작아야 한다.In particular, the phase current for inductance detection should not cause torque pulsation. To meet this limitation, the current for inductance measurement must be very small.
이를 위해 폭이 매우 좁은 펄스전압을 인가하고 그때의 상전류를 검출하게 되면 매우 작은 전류에 의해 전압강하 및 역기전력 성분은 무시될 수 있으며, 단순히 인덕턴스로 보아도 무방하다. 따라서, SRM에서 상전류가 매우 작다면 수학식 1의 전압방정식은 수학식 2와 같이 간단히 표현된다. For this purpose, if a very narrow pulse voltage is applied and the phase current is detected at this time, the voltage drop and the counter electromotive force component may be ignored by the very small current, and may be simply viewed as an inductance. Therefore, if the phase current is very small in the SRM, the voltage equation of
상기 수학식 2의 전기적인 등가회로는 도 1과 같이 나타낼 수 있다. 도 1의 회로에서 인덕턴스를 검출하기 위해서는 상 스위치를 온(ON)하고 일정시간 경과후 이때 흐르는 전류를 검출하여 계산할 수 있다. The electrical equivalent circuit of
도 2는 인덕턴스 계산을 위해 SRM에 전압을 인가할 경우의 상전류 파형을 보여주는 도면이다.2 is a diagram illustrating a phase current waveform when voltage is applied to the SRM for inductance calculation.
도 2에서 상 스위치가 오프될 때 전류의 해를 구하면 다음의 수학식 3과 같이 표현할 수 있다.In FIG. 2, when the phase switch is turned off, a solution of the current may be expressed as Equation 3 below.
그리고 수학식 3으로부터 상기 도 2와 같이 스위치 온 시간이 주어질 때, 스위치가 오프되는 시점인 피크 전류를 아래의 수학식 4에서 구할 수 있고, 이 피크전류로부터 인덕턴스를 수학식 5에 의해서 얻을 수 있다.When the switch-on time is given from Equation 3 as shown in FIG. 2, the peak current at which the switch is turned off can be obtained from Equation 4 below, and the inductance can be obtained from Equation 5 from the peak current. .
상기 수학식 5에서 인가전압과 스위치 온 시간은 정해진 상수 값이기 때문에 최종적으로 다음의 수학식 6과 같은 인덕턴스 함수식을 얻을 수 있다.In Equation 5, since the applied voltage and the switch-on time are fixed constant values, an inductance function as shown in Equation 6 can be finally obtained.
상전류가 흐르지 않는 상의 인덕턴스 프로파일을 검출하기 위해서 전류값을 정확히 알고 있다면, 상기 수학식 6으로부터 간단히 SRM의 상 인덕턴스가 계산되고, 이를 이용하여 회전자의 위치를 추정할 수 있다.If the current value is correctly known to detect the inductance profile of the phase in which the phase current does not flow, the phase inductance of the SRM is simply calculated from Equation 6, and the position of the rotor can be estimated using this.
도 3은 회전자의 전기적 위치각에 따른 인덕턴스 프로파일[도 3의 (a)]과 인덕턴스 검출 전류 파형[도 3의 (b)]을 보여주는 도면이다. 도 3을 통해 알 수 있듯 이, 인덕턴스 프로파일과 전류는 서로 반비례 관계에 있음을 알 수 있다.3 is a diagram showing an inductance profile (FIG. 3A) and an inductance detection current waveform (FIG. 3B) according to the electrical position angle of the rotor. As can be seen from Figure 3, it can be seen that the inductance profile and the current are inversely related to each other.
한편, 도 4는 전압펄스 주입방식을 이용하여 인덕턴스를 추정하는 원리를 보여주는 도면이다.On the other hand, Figure 4 is a diagram showing the principle of estimating inductance using the voltage pulse injection method.
여자되지 않는 구간에 토크를 유발하지 않을 정도의 좁은 듀티를 갖는 전압펄스를 게이트 단에 인가함으로써 상전류 파형을 얻을 수 있다. 그리고 상전류로부터 고주파 통과필터와 저주파 통과필터를 사용하여 필터링 후의 파형을 또한 얻을 수 있다. The phase current waveform can be obtained by applying a voltage pulse having a narrow duty not to induce torque in the non-excited section to the gate stage. The waveform after filtering can also be obtained by using a high pass filter and a low pass filter from the phase current.
도 4에서와 같이 필터링 후의 전류파형은 인덕턴스와 서로 반비례 관계에 있음을 알 수 있으므로, 전압펄스 주입방식을 이용하여 인덕턴스를 추정할 수 있고, 그 결과로 센서리스 운전이 가능해 진다.As shown in FIG. 4, since the current waveform after filtering is inversely related to the inductance, the inductance can be estimated using the voltage pulse injection method, and as a result, the sensorless operation can be performed.
본 발명에서는 기존의 광센서를 사용하여 알 수 있었던 인덕턴스 상승 구간 에 대하여, 센서리스 방식을 이용하여 검출한 인덕턴스 상승 구간을 비교하였다. 또한 광센서 신호를 센서리스 신호로 대체하여, 센서리스 제어 시스템의 구현이 가능하게 하였다. 도 5와 도 6은 인덕턴스에 따른 광센서 sa, sb, sc의 출력 파형을 보여주는 도면이다.In the present invention, the inductance rising section detected using the sensorless method is compared with the inductance rising section known using the conventional optical sensor. In addition, by replacing the light sensor signal with a sensorless signal, it is possible to implement a sensorless control system. 5 and 6 are views showing the output waveform of the optical sensors sa, sb, sc according to the inductance.
본 발명에서는 전압펄스 방식의 문제점인 위상지연 문제를 해결하기 위해 상 전이(Phase Shift) 회로를 구성하여 초기구동부터 고속영역에 이르기까지 정토크 발생 영역인 인덕턴스 상승구간을 정확히 검출할 수 있도록 하였다.In the present invention, in order to solve the phase delay problem, which is a problem of the voltage pulse method, a phase shift circuit is configured to accurately detect the inductance rising section, which is the constant torque generation region, from the initial driving to the high speed region.
각 상에 전압펄스를 인가하여 도 7과 같이 인덕턴스와 반비례 관계인 이상적인 전류파형을 얻을 수 있다. 그러나 이상적인 전류파형이 저주파 통과 필터를 거 치면 위상이 지연된 전류파형이 발생된다.By applying a voltage pulse to each phase, it is possible to obtain an ideal current waveform inversely related to the inductance as shown in FIG. However, if the ideal current waveform passes through the low pass filter, a phase delayed current waveform occurs.
또한, 지연된 전류파형은 기준전압과 비교되어 ssa, ssb, ssc신호를 얻을 수 있지만, 인덕턴스 상승구간 신호와 많은 차이가 있으므로 이를 동일하게 맞추기 위해 부가적인 상전이(Phase Shift) 회로가 필요하게 된다. In addition, the delayed current waveform can be compared with the reference voltage to obtain the ssa, ssb, and ssc signals, but since there are many differences from the inductance rising interval signal, an additional phase shift circuit is required to match them.
지연된 전류파형은 초기 및 저속 영역에서는 거의 이상적 전류파형과 일치하지만 속도가 증가함에 따라 위상지연이 더욱 증가되기 때문에 위상을 앞당겨 주어야만 부토크 발생 없이 SRM을 구동할 수 있다. The delayed current waveform is almost identical to the ideal current waveform in the initial and low speed regions, but since the phase delay increases as the speed increases, it is necessary to advance the phase so that the SRM can be driven without generating negative torque.
도 8에서 광센서 A상에서 발생되는 sa신호는 저주파 통과 필터를 거쳐서 만들어진 전류와 기준전압(Ref. 전압)과 비교되어 얻어진 ssa신호가 동일하지 않음을 알 수 있다. 따라서 ssa신호를 광센서 신호 sa와 일치시켜서 인덕턴스 상승부분을 검출하기 위해 상전이(Phase Shift) 회로를 사용하였다.In FIG. 8, the sa signal generated on the optical sensor A is compared with the current generated through the low pass filter and the reference voltage (Ref. Voltage). Therefore, a phase shift circuit was used to detect the inductance rise by matching the ssa signal with the optical sensor signal sa.
도 9는 본 발명에 따른 전압펄스 주입방식을 이용한 SRM의 센서리스 제어장치의 전체적인 시스템 구성을 보여주는 도면이다. 9 is a view showing the overall system configuration of the sensorless control device of the SRM using the voltage pulse injection method according to the present invention.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 전압펄스 주입방식을 이용한 SRM의 센서리스 제어장치는 컨버터(110), 필터(120), 상전이(Phase shift) 회로(130), 센서리스 회로(140)를 포함하여 구성된다.9, the sensorless control device of the SRM using the voltage pulse injection method according to the present invention includes a
상기 컨버터(110)는 직류 전원(100)으로부터의 전압을 인가받아 3상 교류 전압을 출력한다. 이와 같은 컨버터(110)는 다수의 반도체 스위칭 소자(예컨대, IGBT)들의 직/병렬 조합회로로 구성된다. The
상기 필터(120)는 상기 컨버터(110)로부터 출력되어 SRM(200)으로 입력되는 3상 전류(Ia,Ib,Ic)를 필터링한다. 이와 같은 필터(120)로는 입력 전류 주파수의 저역 부분을 통과시키는 저역 통과 필터가 사용된다. The
상기 상전이(Phase shift) 회로(130)는 상기 필터(120)를 거친 3상 전류 (Ia,Ib,Ic)의 위상지연에 따른 위상차를 보상해 준다. 여기서, 이러한 상전이(Phase Shift) 회로(130)는 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 필터(120)를 거친 3상의 전류(Ia,Ib,Ic) 신호를 입력받아 톱니파를 발생하는 톱니파 발생기 회로부(131)와, 톱니파 발생기 회로부(131)의 출력을 입력받아 일정한 피크치를 갖는 톱니파를 출력하는 제1감산기 회로부(132)와, 기준전압(Ref. 전압)을 출력하는 제2감산기 회로부(133)와, 상기 제1감산기 회로부(132)로부터의 톱니파 신호와 상기 제2감산기 회로부(133)로부터의 기준전압(Ref. 전압) 신호를 비교하여 클락신호를 출력하는 비교기(134)와, 비교기(134)의 출력신호를 입력받아 극성을 반전시켜 출력하는 인버터(135)로 이루어진다. The
상기 센서리스 회로(140)는 상기 상전이 회로(130)를 거쳐 입력되는 3상 전류를 바탕으로 SRM(200)의 제어를 위한 게이트 구동 신호를 출력하는 한편, SRM (200)의 초기구동을 위한 클락신호를 발생한다. 이러한 센서리스 회로(140)는 도 11에 도시된 바와 같이, 복수의 AND 게이트와 OR 게이트의 조합으로 이루어진 클락신호 발생부(141)와, 클락신호 발생부(141)로부터의 클락신호와 상기 상전이 회로(130)를 거친 각 상전류 신호를 입력받아 논리연산에 따른 결과치(1 또는 0)를 출력하는 3개의 D-FF(D-flip flop)(142)와, SRM의 초기 구동시 3상중의 임의의 한 상(예컨대, A상)을 강제로 여자시켜 줌으로써 클락신호를 발생시키기 위한 초기구동 스위치(143)로 구성된다. The
한편, 상기 도 8에서의 저주파 통과 필터를 거쳐서 만들어진 전류와 기준전압(Ref. 전압)과 비교되어 얻어진 ssa신호는 f/V 컨버터의 입력으로 활용되어 속도에 비례한 출력전압을 얻을 수 있다. 또한 이 전압은 도 10의 톱니파 발생기 회로부(131)의 입력전원으로 활용되어 속도가 변해도 거의 일정한 피크치를 갖는 톱니파 전압을 얻을 수 있고 제2감산기 회로부(133)의 출력전압과 비교되어 클락(clock) 신호를 만들 수 있다.Meanwhile, the ssa signal obtained by comparing the current generated through the low pass filter in FIG. 8 with the reference voltage (Ref. Voltage) may be utilized as an input of the f / V converter to obtain an output voltage proportional to the speed. In addition, this voltage is used as an input power source of the sawtooth
제2감산기 회로부(133)의 출력전압은 속도가 증가할수록 감소하기 때문에 클락신호의 온(ON) 시점을 점차 앞당길 수가 있다. 도 11에서의 D-FF(D-flip flop) (142)의 출력으로부터 속도가 증가하여도 상기 도 7과 같이 지연된 전류파형을 속도에 비례하여 앞당길 수가 있으므로, 여자가능 구간과 동기시킬 수 있는 A, B, C상의 신호를 얻을 수 있다. Since the output voltage of the second
도 11의 센서리스 회로에 있어서, 초기에는 D-FF(142)의 클럭단자로 들어가는 클락신호를 만들 수 없기 때문에 별도의 초기구동 메커니즘이 필요하다. 따라서 초기구동시 저주파 통과 필터를 거쳐서 만들어진 전류와 기준전압(Ref. 전압)과 비교되어 얻어진 ssa, ssb, ssc 신호들을 서로 약간 겹치도록 설정하게 되면, 겹친 부분에서 각 상의 D-FF(142)의 클럭단자로 들어가는 클락 신호를 얻을 수 있다.In the sensorless circuit of Fig. 11, since a clock signal entering the clock terminal of the D-
하지만 초기에 각 상이 겹쳐지는 부분이 발생하기 전까지 클락신호가 발생하지 않기 때문에 본 발명에서는 초기구동 스위치(143)에 의해 강제적으로 A상을 여자해 줌으로써 클락 신호를 발생시킨다. However, since the clock signal does not occur until a portion where the phases overlap each other initially, in the present invention, the clock signal is generated by forcibly exciting the A phase by the
이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 전압펄스 주입방식을 이용한 SRM의 센서리스 제어장치 및 그 방법은 SRM의 각 상의 여자되지 않은 구간에 토크를 유발하지 않을 정도의 낮은 듀티를 갖는 고주파 전압펄스를 주입하여 각 상의 전류를 측정하고, 그것을 바탕으로각 상의 인덕턴스를 추정하므로, 종래와 같이 별도의 광센서를 사용하지 않아도 SRM의 정토크 영역인 인덕턴스 상승 구간에 전류를 흘려줌으로써 SRM의 센서리스 운전이 가능한 장점이 있다. As described above, the SRM sensorless control apparatus and method using the voltage pulse injection method according to the present invention is a high frequency voltage pulse having a low duty that does not cause torque in the unexcited section of each phase of the SRM It measures the current of each phase by injecting and estimates the inductance of each phase based on it. Therefore, even if a separate optical sensor is not used as in the prior art, the sensorless operation of the SRM is performed by flowing a current in the inductance rising section, which is the constant torque area of the SRM. There are possible advantages.
또한, 센서리스 제어방식에서의 초기구동문제의 해결을 위해 센서리스 회로에 초기구동 스위치를 두어, 초기구동시 임의의 한 상을 강제로 여자시켜 줌으로써 클락신호를 발생시켜 줌으로써 종래 센서리스 제어방식에서의 초기구동문제를 해결할 수 있는 장점이 있다. In addition, in order to solve the initial driving problem in the sensorless control method, an initial driving switch is provided in the sensorless circuit, and a clock signal is generated by forcibly exciting an arbitrary phase during the initial driving. There is an advantage that can solve the initial driving problem.
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