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중성점 전압 보상을 기반으로 한 비엘디씨 모터의 제어시스템 및 그 방법

  • 기술번호 : KST2014013570
  • 담당센터 : 서울동부기술혁신센터
  • 전화번호 : 02-2155-3662
요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 중성점 전압 보상을 기반으로 한 비엘디씨 모터의 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명의 하나의 특징에 따른 비엘디씨 모터의 제어 시스템은, 상기 비엘디씨 모터에 인가되는 전류를 스위칭하기 위한 복수개의 스위치; 상기 복수개의 스위치로부터의 출력 신호 및 상기 비엘디씨 모터의 고정자로부터의 출력 신호에 기초하여 상기 회전자의 위치를 보상하기 위한 위치 추정 정보를 발생하는 수단; 및 상기 위치 추정 정보에 기초하여, 상기 복수개의 스위치들의 동작을 제어하는 제어 수단을 포함한다. 본 발명에 의하면, 비엘디씨 모터의 속도 변화에 관계없이 비엘디씨 모터의 중성점 전압을 이용하여 회전자 위치를 정밀하게 추정하여 위치 추정 오차를 감소할 수 있다. 비엘디씨(BLDC)모터, 단자전압, 중성점 전압, 회전자 위치 추정
Int. CL H02P 6/18 (2006.01)
CPC H02P 6/182(2013.01) H02P 6/182(2013.01) H02P 6/182(2013.01) H02P 6/182(2013.01)
출원번호/일자 1020020041295 (2002.07.15)
출원인 한국과학기술연구원
등록번호/일자 10-0474955-0000 (2005.02.24)
공개번호/일자 10-2004-0008005 (2004.01.28) 문서열기
공고번호/일자 (20050310) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 소멸
심사진행상태 수리
심판사항 심판사항
구분
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2002.07.15)
심사청구항수 5

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국과학기술연구원 대한민국 서울특별시 성북구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 송중호 대한민국 서울특별시서초구
2 최익 대한민국 서울특별시 강남구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 주성민 대한민국 서울특별시 종로구 사직로*길 **, 세양빌딩 (내자동) *층(김.장법률사무소)
2 장수길 대한민국 서울특별시 종로구 사직로*길 **, 세양빌딩 (내자동) *층(김.장법률사무소)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 한국과학기술연구원 서울특별시 성북구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 특허출원서
Patent Application
2002.07.15 수리 (Accepted) 1-1-2002-0224998-88
2 전자문서첨부서류제출서
Submission of Attachment to Electronic Document
2002.07.16 수리 (Accepted) 1-1-2002-5176671-32
3 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search
2004.02.11 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
4 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search
2004.03.12 수리 (Accepted) 9-1-2004-0015059-17
5 의견제출통지서
Notification of reason for refusal
2004.07.08 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2004-0276092-17
6 지정기간연장신청서
Request for Extension of Designated Period
2004.09.08 수리 (Accepted) 1-1-2004-0406388-30
7 의견서
Written Opinion
2004.10.01 수리 (Accepted) 1-1-2004-0446487-89
8 거절결정서
Decision to Refuse a Patent
2004.11.16 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2004-0482530-35
9 명세서 등 보정서 (심사전치)
Amendment to Description, etc(Reexamination)
2005.01.17 보정승인 (Acceptance of amendment) 7-1-2005-0000932-98
10 등록결정서
Decision to grant
2005.02.15 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2005-0068786-40
11 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2009.12.15 수리 (Accepted) 4-1-2009-5247056-16
12 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2014.02.19 수리 (Accepted) 4-1-2014-5022002-69
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번호 청구항
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3상의 코일로 이루어지는 고정자 및 회전자를 포함하는 비엘디씨 모터의 제어 시스템에 있어서, 복수개의 스위치로 이루어지며, 전원공급부로부터 직류 전원을 인가받아 3상의 교류 전원으로 변환시켜 상기 비엘디씨 모터의 고정자에 인가하는 인버터; 상기 인버터와 상기 비엘디씨 모터 사이에 연결되어, 3상의 단자전압을 검출하는 단자전압 검출부; 상기 단자전압 검출부에서 측정되는 3상의 단자전압을 필터링하여 위상차를 갖는 단자전압 신호로 변환하는 필터부; 상기 필터부로부터 상기 위상차를 갖는 단자전압 신호를 수신하여 상기 회전자의 제1 위치 정보를 생성하는 제로 크로싱 위치 검출부; 상기 인버터의 정상 동작구간에서, 상기 전원공급부로부터 공급되는 직류전류와 상기 비엘디씨 모터의 회전에 따라 발생하는 역기전력의 크기에 근거하여, 상기 코일의 중성점의 전압을 추정하는 중성점 전압 추정부; 상기 추정된 중성점 전압을 보상하여 상기 인버터의 정상 동작 구간에서 중성점 전압이 0이 되도록 하기 위한 회전자의 제2 위치 정보를 생성하는 중성점 전압 보상부; 상기 제1 위치 정보와 상기 제2 위치 정보를 가산하여 회전자의 위치 추정 정보를 생성하는 가산부; 및 상기 위치 추정 정보에 기초하여, 상기 복수개의 스위치들의 동작을 제어하는 제어 수단 을 포함하는 비엘디씨 모터 제어 시스템
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3상의 코일로 이루어지는 고정자 및 회전자를 포함하는 비엘디씨 모터의 제어 시스템에 있어서, 복수개의 스위치로 이루어지며, 전원공급부로부터 직류 전원을 인가받아 3상의 교류 전원으로 변환시켜 상기 비엘디씨 모터의 고정자에 인가하는 인버터; 상기 인버터와 상기 비엘디씨 모터 사이에 연결되어, 3상의 단자전압을 검출하는 단자전압 검출부; 상기 단자전압 검출부에서 측정되는 3상의 단자전압을 필터링하여 위상차를 갖는 단자전압 신호로 변환하는 필터부; 상기 필터부로부터 상기 위상차를 갖는 단자전압 신호를 수신하여 상기 회전자의 제1 위치 정보를 생성하는 제로 크로싱 위치 검출부; 상기 인버터의 정상 동작구간에서, 상기 전원공급부로부터 공급되는 직류전류와 상기 비엘디씨 모터의 회전에 따라 발생하는 역기전력의 크기에 근거하여, 상기 코일의 중성점의 전압을 추정하는 중성점 전압 추정부; 상기 추정된 중성점 전압을 보상하여 상기 인버터의 정상 동작 구간에서 중성점 전압이 0이 되도록 하기 위한 회전자의 제2 위치 정보를 생성하는 중성점 전압 보상부; 상기 제1 위치 정보와 상기 제2 위치 정보를 가산하여 회전자의 위치 추정 정보를 생성하는 가산부; 및 상기 위치 추정 정보에 기초하여, 상기 복수개의 스위치들의 동작을 제어하는 제어 수단 을 포함하는 비엘디씨 모터 제어 시스템
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제2항에 있어서, 상기 중성점 전압 보상부는 상기 추정된 중성점 전압과 상기 중성점 전압 기준값을 가산하는 가산기; 및 상기 가산기의 출력을 비례 적분 제어하여 상기 제2 위치 정보를 생성하는 비례 적분 제어기를 포함하는 비엘디씨 모터 제어 시스템
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제2항에 있어서, 상기 중성점 전압 보상부는 상기 추정된 중성점 전압과 상기 중성점 전압 기준값을 가산하는 가산기; 및 상기 가산기의 출력을 비례 적분 제어하여 상기 제2 위치 정보를 생성하는 비례 적분 제어기를 포함하는 비엘디씨 모터 제어 시스템
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제2항에 있어서, 상기 중성점 전압 추정부는 (S : 상기 스위칭 수단의 스위칭 함수, R : 상기 비엘디씨 모터의 권선 저항, L : 상기 비엘디씨 모터의 권선 인덕턴스, E : 상기 비엘디씨 모터 각 상의 역기전력의 크기, Vd : 상기 스위칭 수단에 공급되는 직류 입력 전압, id : 상기 스위칭 수단에 공급되는 직류 전류)의 수학식을 이용해 상기 추정 중성점 전압(Vnop)을 산출하는 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터 제어 시스템
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제2항에 있어서, 상기 중성점 전압 추정부는 (S : 상기 스위칭 수단의 스위칭 함수, R : 상기 비엘디씨 모터의 권선 저항, L : 상기 비엘디씨 모터의 권선 인덕턴스, E : 상기 비엘디씨 모터 각 상의 역기전력의 크기, Vd : 상기 스위칭 수단에 공급되는 직류 입력 전압, id : 상기 스위칭 수단에 공급되는 직류 전류)의 수학식을 이용해 상기 추정 중성점 전압(Vnop)을 산출하는 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터 제어 시스템
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3상의 코일로 이루어지는 고정자 및 회전자를 포함하는 비엘디씨 모터를, 복수개의 스위치로 이루어지며 전원공급부로부터 직류 전원을 인가받아 3상의 교류 전원으로 변환시켜 상기 고정자에 인가하는 인버터 및 상기 인버터와 상기 비엘디씨 모터 사이에 연결되어 3상의 단자전압을 검출하는 단자전압 검출부를 이용하여 제어하는 방법에 있어서, 상기 단자전압 검출부로 출력되는 각 상의 단자전압을 필터링하여 위상차를 가지는 단자전압 신호로 변환하는 단계; 상기 단자전압 신호의 파형이 영점을 통과하는 시간을 검출하여 그로부터 상기 회전자의 제1 위치 정보를 검출하는 단계; 상기 인버터의 정상 동작구간에서, 상기 전원공급부로부터 공급되는 직류전류와 상기 비엘디씨 모터의 회전에 따라 발생하는 역기전력의 크기에 근거하여 상기 코일의 중성점의 전압을 추정하는 단계; 상기 추정된 중성점 전압을 보상하여 상기 인버터의 정상 동작구간에서 중성점 전압이 0이 되도록 하기 위한 회전자의 제2 위치 정보를 생성하는 단계; 상기 제1 위치 정보와 상기 제2 위치 정보를 가산하여 회전자의 위치 추정 정보를 생성하는 단계; 및 상기 위치 추정 정보에 기초하여, 상기 복수개의 스위치들의 동작을 제어하는 단계 를 포함하는 비엘디씨 모터 제어 방법
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3상의 코일로 이루어지는 고정자 및 회전자를 포함하는 비엘디씨 모터를, 복수개의 스위치로 이루어지며 전원공급부로부터 직류 전원을 인가받아 3상의 교류 전원으로 변환시켜 상기 고정자에 인가하는 인버터 및 상기 인버터와 상기 비엘디씨 모터 사이에 연결되어 3상의 단자전압을 검출하는 단자전압 검출부를 이용하여 제어하는 방법에 있어서, 상기 단자전압 검출부로 출력되는 각 상의 단자전압을 필터링하여 위상차를 가지는 단자전압 신호로 변환하는 단계; 상기 단자전압 신호의 파형이 영점을 통과하는 시간을 검출하여 그로부터 상기 회전자의 제1 위치 정보를 검출하는 단계; 상기 인버터의 정상 동작구간에서, 상기 전원공급부로부터 공급되는 직류전류와 상기 비엘디씨 모터의 회전에 따라 발생하는 역기전력의 크기에 근거하여 상기 코일의 중성점의 전압을 추정하는 단계; 상기 추정된 중성점 전압을 보상하여 상기 인버터의 정상 동작구간에서 중성점 전압이 0이 되도록 하기 위한 회전자의 제2 위치 정보를 생성하는 단계; 상기 제1 위치 정보와 상기 제2 위치 정보를 가산하여 회전자의 위치 추정 정보를 생성하는 단계; 및 상기 위치 추정 정보에 기초하여, 상기 복수개의 스위치들의 동작을 제어하는 단계 를 포함하는 비엘디씨 모터 제어 방법
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제6항에 있어서, 상기 위치 추정 신호 생성 단계는 (S : 상기 스위칭 수단의 스위칭 함수, R : 상기 비엘디씨 모터의 권선 저항, L : 상기 비엘디씨 모터의 권선 인덕턴스, E : 상기 비엘디씨 모터 각 상의 역기전력의 크기, Vd : 상기 스위칭 수단에 공급되는 직류 입력 전압, id : 상기 스위칭 수단에 공급되는 직류 전류)의 수학식을 이용해 상기 추정 중성점 전압(Vnop)을 산출하는 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터 제어 방법
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제6항에 있어서, 상기 위치 추정 신호 생성 단계는 (S : 상기 스위칭 수단의 스위칭 함수, R : 상기 비엘디씨 모터의 권선 저항, L : 상기 비엘디씨 모터의 권선 인덕턴스, E : 상기 비엘디씨 모터 각 상의 역기전력의 크기, Vd : 상기 스위칭 수단에 공급되는 직류 입력 전압, id : 상기 스위칭 수단에 공급되는 직류 전류)의 수학식을 이용해 상기 추정 중성점 전압(Vnop)을 산출하는 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터 제어 방법
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제6항에 있어서, 상기 위치 추정 신호 생성 단계는 (S : 상기 스위칭 수단의 스위칭 함수, R : 상기 비엘디씨 모터의 권선 저항, L : 상기 비엘디씨 모터의 권선 인덕턴스, E : 상기 비엘디씨 모터 각 상의 역기전력의 크기, Vd : 상기 스위칭 수단에 공급되는 직류 입력 전압, id : 상기 스위칭 수단에 공급되는 직류 전류)의 수학식을 이용해 상기 추정 중성점 전압(Vnop)을 산출하는 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터 제어 방법
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제6항에 있어서, 상기 위치 추정 신호 생성 단계는 (S : 상기 스위칭 수단의 스위칭 함수, R : 상기 비엘디씨 모터의 권선 저항, L : 상기 비엘디씨 모터의 권선 인덕턴스, E : 상기 비엘디씨 모터 각 상의 역기전력의 크기, Vd : 상기 스위칭 수단에 공급되는 직류 입력 전압, id : 상기 스위칭 수단에 공급되는 직류 전류)의 수학식을 이용해 상기 추정 중성점 전압(Vnop)을 산출하는 것을 특징으로 하는 비엘디씨 모터 제어 방법
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