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사용자가 원하는 브러시리스 직류(Brushless Direct Current : BLDC) 모터의 속도()와 BLDC 모터의 실제 속도()의 오차를 기반으로 BLDC 모터의 전기 각속도를 제어하는데 필요한 전류()를 출력하는 속도 제어기와,
BLDC 모터를 구동하는 실제 전류()와 상기 속도 제어기에서 출력되는 전류()의 오차를 기반으로 BLDC 모터 구동을 위한 전압 지령치()를 출력하는 전류제어기와,
상기 전압 지령치()를 이용하여 산출된 역기전력()의 크기와 상기 실제 전류()를 이용하여 검출된 BLDC 모터의 전기 각속도()의 비로 토크상수()를 추정하는 토크상수 추정기와,
상기 추정된 토크상수()와 BLDC 모터 구동을 위한 실제 토크상수()를 기반으로 BLDC 모터를 구동하는 다수개의 상 중 어느 하나의 상으로 전환시킬 시점을 판별하여, 판별된 상 전환 시점에 따른 제어신호를 출력하는 전환시점 판별기와,
상기 전압 지령치() 및 실제 전류(), 그리고 고정자의 임피던스() 및 저항()을 이용하여 산출되는 역기전력()의 크기를 출력하는 역기전력 관측기와,
상기 역기전력 관측기에서 출력되는 역기전력()의 크기에 상기 실제 토크상수()와 결합하여 BLDC 모터의 실제 속도()를 출력하는 결합기와,
상기 전압 지령치()와 전환시점 판별기에서 출력되는 상 전환 시점에 따른 제어신호를 이용하여 모터의 회전각 및 속도를 제어하기 위한 PWM 펄스 형태의 제어신호를 출력하는 PWM 회로부와,
직류전압()을 상기 PWM 회로부에서 출력되는 제어신호에 의해 3상 교류전압으로 가변하여 BLDC 모터를 구동하는 구동 인버터와,
상기 BLDC 모터를 구동하는 각 상의 전류 중 BLDC 모터를 구동하는 가장 큰 전류값을 검출하여 실제 전류()로 출력하는 전류 검출기(MAX)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 위치 센서 없는 브러시리스 직류 모터의 운전 장치
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제 1 항에 있어서, 상기 토크상수 추정기는
전압 지령치()를 이용하여 역기전력() 크기의 산출을 다음 수식 을 사용하여 산출되며, 이때, 는 전압 지령치, 는 고정자 저항, 는 고정자 인덕턴스, 는 계산된 역기전력의 크기인 것을 특징으로 하는 위치 센서 없는 브러시리스 직류 모터의 운전 장치
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제 1 항에 있어서, 상기 토크상수 추정기는 실제 전류()를 이용하여 BLDC 모터의 전기 각속도()를 검출하기 위해
토크상수 추정기에서 추정된 추정토크 상수()와 BLDC 모터의 실제토크 상수()의 오차에 의해 산출된 부하토크를 궤환시키는 부하토크 생성기와,
상기 실제 전류() 및 상기 부하토크 생성기에서 입력되는 부하토크를 입력받아 역기전력(), 관성계수(J) 및 마찰 계수(B)를 기반으로 BLDC 모터의 전기 각속도()를 검출하는 전동기의 기계적 모델을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 센서 없는 브러시리스 직류 모터의 운전 장치
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제 3 항에 있어서, 상기 기계적 모델은
역기전력과 결합되어 부하가 없는 순수한 전동기 비부하토크()를 출력하는 제 2 결합기와,
부하토크 생성기에서 출력되는 부하토크와 제 2 결합기에서 출력되는 비부하토크()를 비교하여 출력 토크를 계산하는 제 3 비교기와,
상기 제 3 비교기에서 출력되는 오차에 관성계수(J)를 결합하는 제 3 결합기와,
상기 제 3 결합기의 출력을 이용하여 적분된 적분항을 BLDC 모터의 전기 각속도()로 추정하는 적분기와,
상기 적분항에 마찰계수(B)를 결합하고, 마찰계수(B)가 결합된 값을 상기 제 3 비교기로 궤환시키는 제 4 결합기를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 센서 없는 브러시리스 직류 모터의 운전 장치
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제 1 항에 있어서,
상기 전환시점 판별기는 상기 추정 토크 상수()의 변화량이 0보다 작아지는 시점을 중심으로 다음 상으로 전환시킬 전환시점을 판별하는 것을 특징으로 하는 위치 센서 없는 브러시리스 직류 모터의 운전 장치
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제 1 항에 있어서, 상기 역기전력 관측기는
상기 전압 지령치()를 입력으로 역기전력이 고려되지 않은 전동기의 전기적 모델을 통해 전압 지령에 대한 추정 전류()를 산출하는 추정전류 산출기와,
상기 산출된 추정 전류()와 상기 실제 전류()와 비교하여 그 오차를 상기 추정전류 산출기로 궤환하는 궤환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 센서 없는 브러시리스 직류 모터의 운전 장치
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제 6 항에 있어서, 상기 궤환부는
추정 전류()와 실제 전류()를 서로 비교하여 그에 따른 오차를 출력하는 제 4 비교기와,
상기 제 4 비교기에서 출력되는 오차를 입력으로 비례적분(Proportional Intergral : PI)하여 출력하고, 상기 비례적분하여 출력되는 출력값을 이용하여 적분기를 통해 산출된 적분항을 역기전력()으로 추정하는 PI 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 센서 없는 브러시리스 직류 모터의 운전 장치
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제 7 항에 있어서,
상기 적분기의 출력은 역기전력()의 크기와 일치하며, 상기 역기전력()의 크기는 다음 수식 를 이용하여 BLDC 모터의 실제속도()를 산출하며, 이때, 는 역기전력의 크기, 는 토크 상수인 것을 특징으로 하는 위치 센서 없는 브러시리스 직류 모터의 운전 장치
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제 1 항에 있어서,
상기 결합기는 수식 를 이용하여 BLDC 모터의 실제 속도()를 산출하며, 이때, 는 역기전력의 크기, 는 토크 상수를 나타내는 것을 특징으로 하는 위치 센서 없는 브러시리스 직류 모터의 운전 장치
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모터의 구동을 위한 전압 지령치, 실제 전류, 고정자의 임피던스를 비교하여 역기전력의 크기를 계산하는 단계와,
브러시리스 직류 전동기를 모델링하여 속도를 추정하는 단계와,
상기 계산된 역기전력과 추정된 속도의 비로 토크상수와 그 변화량을 계산하는 단계와,
모터를 구동하는 실제 토크상수와 상기 계산된 토크상수의 오차를 부하토크로 궤환하여 속도 제어를 위한 실제속도를 추정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 위치 센서 없는 브러시리스 직류 모터의 운전 방법
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