KR100376383B1

KR100376383B1 - Operating Method of Sensorless Brushless Direct Current Motor and Apparatus thereof

Info

Publication number: KR100376383B1
Application number: KR10-2000-0077033A
Authority: KR
Inventors: 권오석; 이원희; 정갑균
Original assignee: 주식회사 터보테크
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2000-12-15
Publication date: 2003-03-17
Also published as: KR20020046715A

Abstract

본 발명은 센서리스 브러시리스 직류모터의 구동방법 및 그 장치에 관한 것으로, 인버터부(10)로부터 인가되는 전원으로 BLDC 모터(20)를 구동시키는 장치에 있어서, 상기 BLDC 모터(20)의 회전자 위치를 검출하는 위치 검출부(21)와, 상기 위치 검출부(21)로부터 입력되는 정보를 처리하여 BLDC 모터(20)의 속도를 감지하고 목표 속도와 비교하여 BLDC 모터(20)의 속도를 제어하는 속도 제어부(22)와, 아날로그 방식 또는 디지털 방식의 회로의 구동을 선택하는 모드변환부(23)와, 상기 모드변환부(23)의 변환에 의하여 아날로그 방식의 회로 구동을 수행하는 아날로그 구동부(24)와, 상기 모드변환부(23)의 변환에 의하여 디지털 방식의 회로 구동을 수행하는 디지털 구동부(25)와, 상기 아날로그 구동부(24) 또는 디지털 구동부(25)로부터 전달되는 정보와 회전방향에 관한 제어신호에 의해 인버터부(10)의 전원을 온/오프상태로 스위칭시킬 수 있도록 기준신호를 발생하는 구동신호 발생부(26)와, 상기 구동신호 발생부(26)에서 발생된 스위칭신호로 인버터부(10)를 구동시키는 게이트 드라이버(27)가 포함된 것으로, 팬 모터의 기동시에 오픈 루프 구동에 의한 상이 잡힘을 방지함으로써, 팬이 완전 정지하기 전에 재기동을 할 때 발생하는 모터의 진동을 없앴다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for driving a sensorless brushless DC motor and an apparatus thereof, the apparatus for driving the BLDC motor 20 by a power applied from the inverter unit 10, the rotor of the BLDC motor 20 A position detecting unit 21 for detecting a position and information input from the position detecting unit 21 detect a speed of the BLDC motor 20 and compare the target speed with a speed to control the speed of the BLDC motor 20. A control unit 22, a mode converter 23 for selecting an analog or digital circuit drive, and an analog driver 24 for performing an analog circuit drive by conversion of the mode converter 23; And a digital driver 25 for performing a digital circuit driving by the conversion of the mode converter 23, information transmitted from the analog driver 24 or the digital driver 25, and a rotation direction. The drive signal generator 26 generates a reference signal so that the power of the inverter unit 10 can be switched on / off by the fish signal, and the inverter uses the switching signal generated by the drive signal generator 26. The gate driver 27 for driving the unit 10 is included, and the vibration of the motor generated when the fan is restarted before the fan is completely stopped is prevented by preventing the disengagement caused by the open loop driving when the fan motor is started. .

Description

센서리스 브러시리스 직류모터의 구동방법 및 그 장치{Operating Method of Sensorless Brushless Direct Current Motor and Apparatus thereof}Sensorless brushless DC motor driving method and apparatus therefor {Operating Method of Sensorless Brushless Direct Current Motor and Apparatus}

본 발명은 센서리스 브러시리스 직류모터(Sensorless BLDC Motor)의 구동방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 센서리스 브러시리스 직류모터의 제어가능영역로 가기 위한 오픈 루프(開路) 구동 부분을 거치지 않고 제어가능영역으로 가는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for driving a sensorless brushless DC motor and a device thereof, and more particularly, to an open loop driving part for moving to a controllable area of a sensorless brushless DC motor. A method and apparatus for going to a controllable region without

종래의 센서리스 브러시리스 직류모터(이하, BLDC 모터라 함)를 제어하기 위한 장치의 구성은 도 1에 나타낸 바와 같이, 상용의 AC전원을 입력받아 정류하는 브리지 다이오드(BD)와, 정류된 전압을 평활하는 평활 콘덴서(C)와, 정류 및 평활된 직류를 교류로 변환하는 인버터부(1)와, 인버터부(1)를 제어하는 인버터 제어부(3)와, 인버터부(1)로부터 인가되는 전압으로 구동되는 BLDC 모터(2)로 나눌 수 있다.As shown in FIG. 1, a device for controlling a conventional sensorless brushless DC motor (hereinafter, referred to as a BLDC motor) includes a bridge diode BD for receiving and rectifying a commercial AC power and a rectified voltage. Is applied from the smoothing capacitor (C) for smoothing the inverter, the inverter section (1) for converting rectified and smoothed direct current into alternating current, the inverter control section (3) for controlling the inverter section (1), and the inverter section (1). It can be divided into BLDC motors 2 driven by voltage.

상기 제어부(3)의 PWM(Pulse Width Modulation, 펄스폭 변조) 제어신호에 따라서 인버터부(1)의 신호에 의해 A+, B+, C+, A-, B- 및 C-의 6개의 상을 가진 파워 스위칭소자(9)가 스위칭 제어되어 각 상에 대하여 DC전원을 공급하여 BLDC 모터(2)를 구동하게 된다.Power having six phases of A +, B +, C +, A-, B- and C- by the signal of the inverter unit 1 according to the PWM (Pulse Width Modulation) control signal of the control unit 3 The switching element 9 is switched and controlled to supply the DC power to each phase to drive the BLDC motor 2.

제어부(1)에서는 회전자의 위치를 감지하는 위치 검출부(4)와, 위치 검출부(4)로부터 전달되는 정보와 회전방향에 관한 제어신호에 의해 인버터부(1)의 전원을 온/오프상태로 스위칭시킬 수 있도록 기준신호를 발생하는 구동신호 발생부(6)와, 위치 검출부(4)로부터 출력되는 정보를 처리하여 BLDC 모터(2)의 속도를 감지하고 목표 속도와 비교하여 BLDC 모터(2)의 속도를 제어하는 속도 제어부(5)와, 속도 제어부(5)로부터 출력되는 전압 제어신호와 구동신호 발생부(6)에서 출력되는 구동신호를 이용하여 펄스폭 변조(PWM)를 처리하는 펄스폭 변조 처리부(7)와, 펄스폭 변조 처리부(7)로부터 처리된 구동신호를 입력받아 인버터부(1)를 구동시키는 게이트 드라이버(8)로 구성된다.In the control unit 1, the power supply of the inverter unit 1 is turned on / off by the position detecting unit 4 for detecting the position of the rotor, and the control signal about the rotation direction and the information transmitted from the position detecting unit 4. The drive signal generator 6 generating a reference signal and the information output from the position detector 4 are processed to sense the speed of the BLDC motor 2 and compare the target speed with the target speed. Pulse width for processing pulse width modulation (PWM) by using a speed controller 5 for controlling the speed of the pulse, a voltage control signal output from the speed controller 5, and a drive signal output from the drive signal generator 6. And a gate driver 8 which receives the drive signal processed from the pulse width modulation processing unit 7 and drives the inverter unit 1.

또한, 상기 BLDC 모터(2)의 인버터부(1)는 파워 스위칭소자(Q)와, 스위칭소자(Q)와 역병렬로 연결된 프리휠링(Free Wheeling) 다이오드(D)로 구성되어 있다.In addition, the inverter unit 1 of the BLDC motor 2 includes a power switching element Q and a free wheeling diode D connected in parallel with the switching element Q in parallel.

이러한 인버터부(1)는 게이트 드라이버(8)에 의해 구동됨에 따라 고전위 부분의 스위칭소자(3개)와, 저전위 부분의 스위칭소자(3개)가 각각 짝을 이루어 고정자의 각 상으로 전압을 공급하게 된다. 즉 도시되지는 않았지만, 파워 스위칭소자(Q)는 고전위 부분에 Q1∼Q3이 연결되고, 저전위 부분에 Q4∼Q6이 각각 연결된다.As the inverter unit 1 is driven by the gate driver 8, the switching elements of the high potential portion (3) and the switching elements of the low potential portion (3) are paired with each other to form voltages on each phase of the stator. Will be supplied. That is, although not shown, the power switching element Q has Q1 to Q3 connected to the high potential portion, and Q4 to Q6 connected to the low potential portion, respectively.

상기 각 상으로 일정 전압이 인가되면 BLDC 모터(2)의 고정자 각 상에 감겨진 권선 코일에 전류가 흐르게 되어 BLDC 모터(2)가 회전하게 된다.When a predetermined voltage is applied to each of the phases, a current flows in the winding coil wound around each stator of the BLDC motor 2 so that the BLDC motor 2 rotates.

이와 같이 BLDC 모터(2)가 회전하게 되면, 위치 검출부(4)에서는 회전자의 위치를 검출하여 구동신호 발생부(6)와 속도 제어부(5)로 출력하게 되고, 이 속도 제어부(5)에서는 위치 검출부(4)에서 전달되는 회전자의 위치에 대한 정보를 이용하여 BLDC 모터(2)의 회전 속도를 판별하게 된다.When the BLDC motor 2 rotates as described above, the position detection unit 4 detects the position of the rotor and outputs it to the drive signal generation unit 6 and the speed control unit 5. The rotational speed of the BLDC motor 2 is determined using information on the position of the rotor transmitted from the position detector 4.

이후, 제어부(3)에서 판별된 회전 속도를 목표 속도와 비교하고, 그 비교 결과로 오차가 발생하게 될 경우에는 BLDC 모터(2)가 목표 속도로 회전할 수 있도록 소정의 제어신호를 출력한다.Thereafter, the rotation speed determined by the controller 3 is compared with the target speed, and when an error occurs as a result of the comparison, a predetermined control signal is output so that the BLDC motor 2 can rotate at the target speed.

이때, 구동신호 발생부(6)에서는 회전자의 위치에 대한 정보를 이용하여 인버터부(1)의 각 트랜지스터가 스위칭 동작할 수 있도록 구동신호를 발생시켜 게이트 드라이버(8)에 출력하게 된다.At this time, the drive signal generator 6 generates a drive signal and outputs the drive signal to the gate driver 8 so that each transistor of the inverter unit 1 can be switched using information on the position of the rotor.

게이트 드라이버(8)는 PWM 처리된 구동신호를 인버터부(1)의 각 스위칭소자에 공급함으로써, 각각의 스위칭소자가 스위칭 동작을 하여 BLDC 모터(2)를 구성하는 고정자의 각 상에 전압을 공급하여 모터를 회전시키는 것이다.The gate driver 8 supplies a PWM-driven driving signal to each switching element of the inverter unit 1 so that each switching element performs a switching operation to supply voltages to each of the stators constituting the BLDC motor 2. To rotate the motor.

그러나, 종래의 센서리스 BLDC 모터는 유도 모터보다 효율이 높기 때문에 많이 사용되고 있지만, 센서리스 BLDC 모터는 회전자의 위치를 검출하여 구동하는 모터이므로 회전자 위치검출의 문제가 발생한다.However, the conventional sensorless BLDC motor is used because it is more efficient than the induction motor, but the sensorless BLDC motor is a motor that detects and drives the position of the rotor, which causes a problem of rotor position detection.

이에 따라 근래에 속도가 어느 정도 이상인 경우에 위치센서의 구성 없이도 회전자(Rotor)의 위치를 검출할 수 있는 방법이 제안되었다.Accordingly, in recent years, a method for detecting the position of a rotor without a position sensor has been proposed when the speed is higher than a certain degree.

그러나 제안된 방법에 있어서는 회전자가 정지해 있거나 회전 속도가 낮은 경우 플로팅 구간에서 Vdcm/2가 제대로 나오지 않아 BLDC 모터로부터 회전자 위치에 관한 보다 신뢰성이 있는 정보를 얻기가 어렵기 때문에 대부분의 경우에는 회전자의 위치를 일정한 위치로 이동시킬 수 있도록 하는 위치 초기화 과정과, 속도에 따라 설정되는 스위칭모드로 모터의 속도가 일정 속도에 이를 때까지 모터를 제어하는 모터 기동과정과, 모터의 속도가 일정 속도에 다다름에 따라 회전자의 위치가 추정되면 추정되는 회전자의 위치에 따라 스위칭모드를 변화시키면서 모터를 제어하도록 하는 모터 제어과정을 거쳐 BLDC 모터를 구동하게 된다.However, in the proposed method, it is difficult to obtain more reliable information about the rotor position from the BLDC motor because Vdcm / 2 does not come out properly in the floating section when the rotor is stopped or the rotation speed is low. Position initialization process to move the electronic position to a certain position, motor starting process to control the motor until the speed of the motor reaches a certain speed in the switching mode set according to the speed, and the speed of the motor is a constant speed As a result, when the position of the rotor is estimated, the BLDC motor is driven through a motor control process for controlling the motor while changing the switching mode according to the estimated position of the rotor.

그러나 이와 같은 기술 구성에 있어서는 부하가 완전히 정지하기 전에 저속에서 재기동이 된다면, 회전자의 위치를 파악하기 위해 상기의 절차를 거치게 된다. 이때 BLDC 모터를 초기화하는 과정에서 오픈 루프구간에서 인가하는 상과 부하의 관성에 의한 회전과 맞지 않아 BLDC 모터가 진동을 하게 되고, 이에 따라 전류를 많이 소모하는 경향이 있었다.However, in this technical configuration, if the load is restarted at low speed before the load is completely stopped, the above procedure is performed to determine the position of the rotor. At this time, the BLDC motor vibrates due to the inertia of the phase and load applied in the open loop section during the initialization of the BLDC motor, and thus tends to consume a lot of current.

또한 모터가 회전한 후에 발생되는 유기 전압을 이용하여 모터를 구동하게 되므로 유기전압이 발생하지 않는 구간인 정지 때나 저속 구간에서는 기동펄스를 주어 기동하게 되는데, 여기서 회전방향은 임의의 방향이 되므로 역방향으로 기동이 될 경우에 역회전을 하는 문제점이 있었다.In addition, since the motor is driven using the induced voltage generated after the motor rotates, the motor is started at the stop or low speed section where the induced voltage is not generated, and the starting direction is given by the start pulse. There was a problem that the reverse rotation when the maneuver.

따라서, 종래의 센서리스 BLDC 모터의 구동 방법에서는 부하가 완전히 정지하기 전에 재기동을 하게 되면 부하의 회전과 제어부에서 발생하는 구동신호와 일치하지 않아 모터가 진동하게 되므로, 예를 들어, 팬 제어용 모터 등으로 사용하기가 곤란한 문제가 있었다.Therefore, in the conventional method of driving a sensorless BLDC motor, if a restart is performed before the load is completely stopped, the motor may vibrate because it does not match the rotation of the load and the drive signal generated from the control unit. There was a problem that is difficult to use.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 초기 기동은 디지털 방식의 기동을 사용하여 저속구간에서는 아날로그 구동방식을, 제어가능영역 rpm인 고속에서는 디지털 구동방식을 사용하는 아날로그와 디지털의 혼합 구동방식을 갖는 장치를 구성하고, BLDC 모터의 기동절차 중에서 오픈 루프구간을 삭제하여, 부하가 완전히 정지하기 전에 재기동을 하게 될 경우에 모터의 진동을 없앰으로써 모터의 구동을 보다 원활히 하기 위한 센서리스 브러시리스 직류모터의 구동방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이 목적이다.The present invention is to solve the above problems, the initial start is the analog drive method using the analog drive method in the low speed section using the digital start, and the digital drive method using a digital drive method in the high speed controllable area rpm Sensorless brush to make a device having a system, and to remove the open loop section from the BLDC motor startup procedure, and to smoothly drive the motor by eliminating the vibration of the motor when restarting before the load is completely stopped. An object of the present invention is to provide a method of driving a lease direct current motor and an apparatus thereof.

도 1은 일반적인 센서리스 브러시리스 직류모터(BLDC Motor)의 구동을 위한 장치의 블록도,1 is a block diagram of a device for driving a general sensorless brushless DC motor;

도 2는 본 발명에 따른 센서리스 브러시리스 직류모터의 구동을 위한 장치의 블록도,2 is a block diagram of an apparatus for driving a sensorless brushless DC motor according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 센서리스 브러시리스 직류모터의 구동방법을 나타낸 흐름도.3 is a flowchart illustrating a method of driving a sensorless brushless DC motor according to the present invention.

♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣♣ Explanation of symbols for main part of drawing ♣

10: 인버터부 12: 직류모터10: inverter unit 12: DC motor

20: 마이컴 21: 위치 검출부20: microcomputer 21: position detection unit

22: 속도 제어부 23: 모드 변환부22: speed control unit 23: mode conversion unit

24: 아날로그 구동부 25: 디지털 구동부24: analog driver 25: digital driver

26: 구동신호 발생부 27: 게이트 드라이버26: drive signal generator 27: gate driver

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 인버터부를 통해 BLDC 모터의 최초 임의의 한 상에 구동전원을 인가하는 단계와, 세트된 재기동을 체크하는 단계와, 상기 재기동을 체크한 후에 인터럽트 안정화를 위한 일단의 필터링을 거치는 단계와, 상기 필터링을 거쳐 인터럽트 루틴에 진입하는 단계와, 상기 인터럽트 안정화 단계에서 안정화가 되지 않았을 경우에 다른 상에 구동전원을 인가하는 단계와, 상기 인터럽트가 안정화되었을 경우에 상 위치를 검출한 후에 다음 상에 구동전원을 인가하는 단계와, 상기 다음 상에 구동전원이 인가되면 아날로그 방식으로 구동을 시작하는 단계와, BLDC 모터의 rpm(분당 회전수)이 제어가능영역의 rpm인지를 판단하는 단계와, BLDC 모터의 rpm이 제어가능영역의 rpm일 경우에 Vdcm/2와 역기전력을 비교하여 인터럽트를 발생시켜 디지털방식으로 구동시키는 단계와, 상기 디지털방식으로 구동시킨 후에 인터럽트 안정화를 위해 필터링을 하는 단계와, 상기 필터링 단계 후에 인터럽트가 안정화되었을 경우에 BLDC 모터의 위치를 검출하고 상의 파형을 검출하는 단계와, BLDC 모터의 위치 및 상 파형을 검출한 후에 BLDC 모터를 구동시키는 단계와, BLDC 모터의 구동후에 속도 제어부로부터 회전속도를 제어하는 단계와, BLDC 모터가 정지된 상태인지를 판단하는 단계와, BLDC 모터가 정지되었을 경우에 모터의 정지전의 재구동이 없는지를 판단하는 단계를 포함하여 BLDC 모터의 구동시에 부하의 완전 정지전에 재기동을 할 경우에 BLDC 모터의 진동을 없애고, 역회전을 방지하는 센서리스 브러시리스 직류모터의 구동방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for applying a driving power to an initial arbitrary one of a BLDC motor through an inverter unit, checking a set restart, and checking the restart after checking the restart. Entering an interrupt routine through the filtering, entering the interrupt routine through the filtering, applying a driving power to another phase when not stabilized in the interrupt stabilization step, and when the interrupt is stabilized Applying the drive power to the next phase after detecting the position, starting the drive in an analog manner when the drive power is applied to the next phase, and rpm of the BLDC motor (rpm) To determine whether the motor is operating, and when the rpm of the BLDC motor is the rpm of the controllable area, the interrupt is compared by comparing Vdcm / 2 with the counter electromotive force. Generating a digital drive, performing a digital drive, filtering for interrupt stabilization, and if the interrupt is stabilized after the filtering step, detecting a position of a BLDC motor and detecting a waveform of an image. And driving the BLDC motor after detecting the position and phase waveform of the BLDC motor, controlling the rotational speed from the speed control unit after the BLDC motor is driven, and determining whether the BLDC motor is stopped; Determination of whether the BLDC motor is stopped before restarting the motor, including the step of determining whether there is no restart before the motor stops. A method of driving a brushless DC motor is provided.

또한, 본 발명은 인버터부로부터 인가되는 전원으로 BLDC 모터를 구동시키는장치에 있어서, 상기 BLDC 모터의 회전자 위치를 검출하는 위치 검출부와, 상기 위치 검출부로부터 입력되는 정보를 처리하여 BLDC 모터의 속도를 감지하고 목표 속도와 비교하여 BLDC 모터의 속도를 제어하는 속도 제어부와, 아날로그 방식 또는 디지털 방식의 회로의 구동을 선택하는 모드변환부와, 상기 모드변환부의 변환에 의하여 아날로그 방식의 회로 구동을 수행하는 아날로그 구동부와, 상기 모드변환부의 변환에 의하여 디지털 방식의 회로 구동을 수행하는 디지털 구동부와, 상기 아날로그 구동부 또는 디지털 구동부로부터 전달되는 정보와 회전방향에 관한 제어신호에 의해 인버터부의 전원을 온/오프상태로 스위칭시킬 수 있도록 기준신호를 발생하는 구동신호 발생부와, 상기 구동신호 발생부에서 발생된 스위칭신호로 인버터부를 구동시키는 게이트 드라이버가 포함된 센서리스 브러시리스 직류모터의 구동장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.In addition, the present invention is a device for driving a BLDC motor with power applied from an inverter unit, the position detection unit for detecting the rotor position of the BLDC motor, and the information input from the position detection unit to process the speed of the BLDC motor A speed controller for sensing and controlling the speed of the BLDC motor in comparison with the target speed, a mode converter for selecting the driving of the analog or digital circuit, and the analog circuit driving by the conversion of the mode converter An analog driver, a digital driver for performing digital circuit driving by the mode conversion unit, and power of the inverter unit by an information transmitted from the analog driver or the digital driver and a control signal relating to the rotation direction. Generates a drive signal that generates a reference signal for switching to And it may be accomplished by providing the driving of the gate driver, a sensor-less brush-less DC motor including a device for driving the inverter with a switching signal generated by the driving signal generating unit.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 센서리스 브러시리스 직류모터의 구동장치의 블록도이다.2 is a block diagram of a driving apparatus of a sensorless brushless DC motor of the present invention.

위치 검출부(21)는 BLDC 모터(20)의 회전자 위치를 검출하는 것이다. 또한, 속도 제어부(22)는 상기 위치 검출부(21)로부터 입력되는 정보를 처리하여 BLDC 모터(20)의 속도를 감지하고 목표 속도와 비교하여 BLDC 모터(20)의 속도를 제어하는 것이다.The position detector 21 detects the rotor position of the BLDC motor 20. In addition, the speed controller 22 processes the information input from the position detector 21 to sense the speed of the BLDC motor 20 and to control the speed of the BLDC motor 20 by comparing with the target speed.

모드변환부(23)는 상기 속도 제어부(22)의 제어신호를 아날로그 방식 또는 디지털 방식의 회로를 선택하여 구동신호를 출력하기 위한 것이다.The mode conversion unit 23 selects an analog or digital circuit as the control signal of the speed controller 22 and outputs a driving signal.

아날로그 구동부(24)는 상기 모드변환부(23)의 변환에 의하여 아날로그 방식의 회로 구동을 수행하는 것이고, 디지털 구동부(25)는 상기 모드변환부(23)의 변환에 의하여 디지털 방식의 회로 구동을 수행하는 것이다.The analog driver 24 performs an analog circuit drive by the conversion of the mode converter 23, and the digital driver 25 performs a digital circuit drive by the conversion of the mode converter 23. To do.

구동신호 발생부(26)는 상기 아날로그 구동부(24) 또는 디지털 구동부(25)로부터 전달되는 정보와 회전방향에 관한 제어신호에 의해 인버터부(10)의 전원을 온/오프상태로 스위칭시킬 수 있도록 기준신호를 발생하는 것이다.The driving signal generator 26 may switch the power supply of the inverter unit 10 to an on / off state by the information transmitted from the analog driver 24 or the digital driver 25 and a control signal related to the rotation direction. It generates a reference signal.

게이트 드라이버(27)는 상기 구동신호 발생부(26)에서 발생된 스위칭신호로 인버터부(10)를 구동시키는 것이다.The gate driver 27 drives the inverter unit 10 with the switching signal generated by the driving signal generator 26.

상기 속도 제어부, 모드변환부 및 구동신호 발생부를 마이컴으로 구성되는 것이 좋다.The speed controller, the mode converter, and the drive signal generator may be configured as a microcomputer.

본 발명에 따른 센서리스 BLDC 모터의 구동을 제어하는 방법은 유기되는 전압과 중성 전위를 비교하여 회전자의 위치를 검출해 내는 아날로그 방식의 구동 회로와, 역기전력 신호와 기준 전압인 Vdcm/2와 비교하여 회전자의 위치를 검출하는 디지털 방식의 구동 회로를 사용하고, 회전자의 위치를 일정한 위치로 이동시키는 위치 초기화 과정과, 모터의 속도가 일정 속도에 이를 때까지 모터를 제어하는 모터 기동 과정과, 모터의 속도가 일정 속도에 다다름에 따라 회전자의 위치가 추정되면, 회전자의 위치에 따라서 스위칭 모드를 변화시키면서 모터를 제어하는 과정을 거치는 일반적인 센서리스 BLDC 모터의 구동 방식에서, 일정 속도에 이를 때까지의 모터를 제어하는 모터 기동과정이 제외된 절차로 이루어진다.The method for controlling the driving of a sensorless BLDC motor according to the present invention includes an analog driving circuit that detects the position of a rotor by comparing an induced voltage and a neutral potential, and a back electromotive force signal and a reference voltage of Vdcm / 2. Using a digital drive circuit that detects the position of the rotor, a position initialization process for moving the position of the rotor to a constant position, a motor starting process for controlling the motor until the speed of the motor reaches a constant speed, and When the position of the rotor is estimated as the speed of the motor reaches a certain speed, in the driving method of a general sensorless BLDC motor that changes the switching mode according to the position of the rotor and controls the motor, The process of starting the motor to control the motor until it reaches this step is excluded.

일반적인 BLDC 모터(20)의 구동을 팬 모터로 적용하게 될 경우에 팬이 완전정지하기 전에 재기동을 하게 되면 모터의 역기전력과 상관없이 강제로 모터를 회전시키는 오픈 루프 기동에 의해 모터의 상이 잡히는 결과가 되어 모터가 진동하게 된다.In the case of applying the general BLDC motor 20 as a fan motor, if the fan is restarted before the motor is completely stopped, the result of the motor being caught by the open-loop operation of forcibly rotating the motor regardless of the back electromotive force of the motor is obtained. The motor vibrates.

따라서, 이를 해결하기 위해 위치 초기화 과정을 거친 후에 아날로그 방식의 회로에서 회전자의 위치정보를 받고, 그 위치정보에 따라 회전을 시키면서 점차 가속시키다가 일정 속도 이상에서 곧바로 디지털 방식의 클로즈드 루프(閉路)로 진입해 모터를 제어하게 된다.Therefore, in order to solve this problem, after receiving the position information of the rotor in the analog circuit after the position initialization process, it accelerates gradually while rotating according to the position information and then closes the digital closed loop immediately after a certain speed. To control the motor.

이러한 혼합 방식의 구동을 사용한 이유는 디지털 방식의 구동은 어드밴스 앵글(Advance Angle)을 부하에 따라 가변시킬 수 있는 반면에 회전자의 위치 검출이 어려운 저속이나 정지 상태에서는 제어하기가 힘들기 때문이다. 이에 아날로그 방식의 회로가 첨가되면 모터가 약간만 회전하여도 위치 정보를 얻을 수 있으므로, 정지 상태와 저속에서 아날로그 방식으로 모터를 회전시키다가 일정 속도 이상이 되었을 때에 디지털 방식으로 전환하는 방식을 이용한 것이다.The reason for using the hybrid driving method is that the digital driving can change the Advance Angle according to the load, but it is difficult to control the motor at low speed or stop state where the rotor position is difficult to detect. When the analog circuit is added, the position information can be obtained even if the motor is slightly rotated. Therefore, the motor is rotated in the analog manner at the stop state and at the low speed, and then switched to the digital method when the speed becomes higher than a certain speed.

따라서, 본 발명에서는 위치 초기화 시에 위치 검출신호가 발생하기에 충분한 전압과 모터의 구동에 거의 진동이 없는 최소의 스위칭 타임으로 기동 펄스를 인가함으로써, 위치 초기화와 동시에 위치 정보를 검출할 수 있어 회전자의 위치를 추정할 수 있게 된다.Therefore, in the present invention, the position information can be detected at the same time as the position initialization by applying the start pulse with a voltage sufficient to generate the position detection signal at the position initialization and the minimum switching time with little vibration in the driving of the motor. The position of the former can be estimated.

그러나, 모터의 기동이 없을 경우에 기동 펄스를 인가하면, 이때의 회전방향이 임의로 되기 때문에 역회전으로 기동을 하게 되는 경우가 발생하고, 이 경우에 모터는 역회전을 하게 된다. 본 발명에서는 이러한 오차를 줄이기 위해 최초로인터럽트 루틴으로 들어가는 부분에서 인터럽트 신호를 필터링을 거쳐 확인하게 되므로 역회전시 잘못된 순서에 의한 인터럽트 구동을 방지하게 된다.However, if the start pulse is applied when the motor is not started, the rotation direction is arbitrary at this time, so that the start is performed in the reverse rotation. In this case, the motor is in the reverse rotation. In the present invention, in order to reduce such an error, the interrupt signal is first checked through filtering at the portion entering the interrupt routine, thereby preventing the interrupt driving in the wrong order during reverse rotation.

먼저 본 발명을 채용한 구동 회로는 팬 모터가 클로즈드 루프로 진입할 수 있기에 충분한 전압과 최소한의 스위칭 타임으로 기동 펄스를 인가한다.First, the drive circuit employing the present invention applies a start pulse with a voltage and a minimum switching time sufficient to allow the fan motor to enter the closed loop.

이때 모드변환부(23)는 아날로그 구동부(24)의 구동을 선택하고, 이 회로에서 회전자의 위치를 검출하게 되며, 이 회전자의 위치 정보에 의해 모터를 회전시킨다.At this time, the mode converter 23 selects the drive of the analog driver 24, detects the position of the rotor in this circuit, and rotates the motor by the position information of the rotor.

그리고 일정 속도이상이 되었을 때, 즉 디지털 방식으로 제어가 가능한 속도가 되었을 때에는 마이컴(20)의 제어신호에 따라 모드변환부(23)는 디지털 구동부(25)의 구동으로 전환하여 Vdcm/2가 플로팅 구간에서 발생하고, 이에 따라 인터럽트가 발생하면 이 신호를 기준으로 회전자의 위치를 검출해 내어 모터를 제어하게 된다.When the speed becomes higher than a certain speed, that is, when the speed can be controlled digitally, the mode converter 23 switches to driving of the digital driver 25 according to the control signal of the microcomputer 20 so that Vdcm / 2 floats. It occurs in the section, and if an interrupt occurs accordingly, the position of the rotor is detected based on this signal to control the motor.

따라서, 팬이 완전 정지하기 전에 다시 재기동이 들어간다면, 최소한의 스위칭 타임을 거치게 되므로 모터에 진동이 거의 생기지 않고 곧바로 클로즈드 루프로 진입할 수가 있다.Therefore, if the fan is restarted before the fan stops completely, the minimum switching time is passed, so that the motor can be moved into the closed loop immediately with little vibration.

또한, 정지 시에도 일정 rpm(분당 회전수)이하인 제어불가능영역이 되면 아날로그 방식으로 전환하여 BLDC 모터(20)를 제어하게 되므로 저속에서도 사용 가능한 방식이 된다.In addition, when the control becomes uncontrollable area which is equal to or less than a predetermined rpm (revolutions per minute) at the time of stop, the control method of the BLDC motor 20 is controlled by switching to the analog method, so that the method can be used even at a low speed.

상술한 동작을 실시한 결과로, 초기 기동펄스를 인가한 후에 오픈 루프를 거치지 않고도 약간의 필터링만으로 클로즈드 루프의 구동이 가능한 위치정보를 검출할 수 있다.As a result of performing the above operation, it is possible to detect the position information capable of driving the closed loop with only a little filtering without passing through the open loop after applying the initial start pulse.

그러므로 부하의 완전 정지 전에 재기동이 들어간다면 BLDC 모터(20)의 역회전을 방지하고, 모터의 진동 없이 바로 팬의 속도를 제어할 수 있는 것이다.Therefore, if the restart is entered before the full stop of the load is to prevent the reverse rotation of the BLDC motor 20, it is possible to control the speed of the fan immediately without vibration of the motor.

즉 도 3의 흐름도를 참조하면, 단계(S10)에서 인버터부(10)를 통해 BLDC 모터(20)의 최초 임의의 한 상에 구동전원을 인가한 후에 단계(S11)에서 입력된 인터럽트 신호의 안정화를 위한 필터링을 거치게 된다.That is, referring to the flowchart of FIG. 3, after the driving power is applied to the first arbitrary one of the BLDC motors 20 through the inverter unit 10 in step S10, the interrupt signal input in step S11 is stabilized. Filtering for.

단계(S11)에서 상기 필터링을 거쳐 인터럽트 신호의 안정화를 판단하는 인터럽트 안정화 단계(S12)와 모터 초기 기동을 안정화시키는 단계 후에 상기 안정화 단계 후에 단계(S13)에서 상 위치를 검출한 후에 다음 상에 구동전원을 인가한다.Interrupt stabilization step S12 for determining stabilization of the interrupt signal through the filtering in step S11 and driving the next phase after detecting the phase position in step S13 after the stabilization step after stabilizing the motor initial starting. Apply power.

단계(S14)에서 상기 다음 상에 구동전원이 인가되면 아날로그 방식으로 구동을 시작하게 되고, 단계(S15)에서 BLDC 모터(20)의 rpm이 제어가능영역의 rpm(630 이상)인지를 판단하여 BLDC 모터(20)의 rpm이 제어가능영역의 rpm인 경우에 단계(S16)에서 Vdcm/2와 역기전력을 비교하여 인터럽트를 발생시켜 디지털방식으로 구동시킨다.When the driving power is applied to the next phase in step S14, driving starts in an analog manner, and in step S15, it is determined whether the rpm of the BLDC motor 20 is the rpm of the controllable area (above 630) and the BLDC. When the rpm of the motor 20 is the rpm of the controllable region, in step S16, Vdcm / 2 and the counter electromotive force are compared to generate an interrupt and are driven digitally.

또한, 단계(S17)에서 BLDC 모터(20)의 위치를 검출하고 상의 파형을 검출하고, 단계(S17)에서 BLDC 모터(20)의 위치 및 상 파형을 검출한 후에 BLDC 모터(20)를 구동시키며, 단계(S18)에서 BLDC 모터(20)의 구동후에 속도 제어부(22)로부터 회전속도를 제어하게 된다.Further, in step S17, the position of the BLDC motor 20 is detected and the phase waveform is detected. In step S17, the position and the phase waveform of the BLDC motor 20 are detected, and then the BLDC motor 20 is driven. In step S18, the rotational speed is controlled from the speed controller 22 after the BLDC motor 20 is driven.

단계(S20)에서 BLDC 모터가 정지된 상태인지를 판단하여 단계(S21)에서 BLDC 모터(20)가 정지되었을 경우에 모터의 정지전의 재구동이 없는지를 판단한다.In step S20, it is determined whether the BLDC motor is stopped. In step S21, when the BLDC motor 20 is stopped, it is determined whether there is no re-drive before stopping the motor.

따라서, 상기의 과정을 거쳐 BLDC 모터(20)의 구동시에 부하의 완전 정지전에 재기동을 할 경우에 BLDC 모터(20)의 진동을 없애고, 역회전을 방지할 수 있는 것이다.Therefore, when the BLDC motor 20 is restarted before the load is completely stopped during the operation of the BLDC motor 20, the vibration of the BLDC motor 20 can be eliminated and reverse rotation can be prevented.

이상과 같이 본 발명의 센서리스 브러시리스 직류모터의 운전방법은 종래의 운전 방법에 비해 모터의 진동을 방지할 수 있도록 하고, 오픈 루프 운전시에는 모터의 상 파형과는 다르게 임의의 펄스를 인가하여 모터를 강제로 구동시키는 것이므로 전류의 소모가 많을 수 있으나, 이 방식의 운전은 오픈 루프 기동구간이 제외되어 있으므로, 그만큼의 전류 소모를 방지한 효과가 있다.As described above, the method of operating the sensorless brushless DC motor of the present invention prevents the vibration of the motor compared to the conventional driving method, and applies an arbitrary pulse differently from the phase waveform of the motor during the open loop operation. Since driving the motor forcibly may consume a large amount of current, but this type of operation is excluded from the open loop starting section, thereby preventing the current consumption.

Claims

인버터부를 통해 BLDC 모터의 최초 임의의 한 상에 구동전원을 인가하는 단계와,Applying drive power to the first arbitrary one of the BLDC motors through the inverter section;

검출된 인터럽트 신호를 필터링을 하는 단계와,Filtering the detected interrupt signal;

상기 필터링을 거쳐 인터럽트 신호 및 모터의 초기 기동을 안정화 시키는 단계와,Stabilizing an initial start of the interrupt signal and the motor through the filtering;

상기 안정화 단계를 거쳐 안정화 되었다고 판단되어졌을 때 상 위치를 검출한 후에 다음 상에 구동전원을 인가하는 단계와,Applying a driving power to a next phase after detecting a phase position when it is determined that the stabilization is performed through the stabilization step;

상기 다음 상에 구동전원이 인가되면 아날로그 방식으로 구동을 시작하는 단계와,Starting driving in an analog manner when driving power is applied to the next phase;

BLDC 모터의 rpm(분당 회전수)이 제어가능영역의 rpm인지를 판단하는 단계와,Determining whether the rpm of the BLDC motor is the rpm of the controllable region;

BLDC 모터의 rpm이 제어가능영역의 rpm일 경우에 Vdcm/2와 역기전력을 비교하여 인터럽트를 발생시켜 디지털방식으로 구동시키는 단계와,When the rpm of the BLDC motor is the rpm of the controllable region, comparing the Vdcm / 2 with the counter electromotive force to generate an interrupt and driving the digital method;

BLDC 모터의 위치 및 상 파형을 검출한 후에 BLDC 모터를 구동시키는 단계와,Driving the BLDC motor after detecting the position and phase waveform of the BLDC motor;

BLDC 모터의 구동후에 속도 제어부로부터 회전속도를 제어하는 단계와,Controlling the rotational speed from the speed control unit after the BLDC motor is driven,

BLDC 모터가 정지된 상태인지를 판단하는 단계와,Determining whether the BLDC motor is stopped;

BLDC 모터가 정지되었을 경우에 모터의 정지전의 재구동이 없는지를 판단하는 단계를 포함하여 BLDC 모터의 구동시에 부하의 완전 정지전에 재기동을 할 경우에 BLDC 모터의 진동을 없애고, 역회전을 방지하는 것을 특징으로 하는 센서리스 브러시리스 직류모터의 구동방법.Determining whether there is no restart before the motor stops when the BLDC motor is stopped, and eliminating the vibration of the BLDC motor and preventing reverse rotation when the BLDC motor is restarted before the load is completely stopped. A method of driving a sensorless brushless direct current motor.

인버터부로부터 인가되는 전원으로 BLDC 모터를 구동시키는 장치에 있어서,In the device for driving the BLDC motor with power applied from the inverter unit,

상기 BLDC 모터의 회전자 위치를 검출하는 위치 검출부와,A position detector for detecting a rotor position of the BLDC motor;

상기 위치 검출부로부터 입력되는 정보를 처리하여 BLDC 모터의 속도를 감지하고 목표 속도와 비교하여 BLDC 모터의 속도를 제어하는 속도 제어부와,A speed controller which processes the information input from the position detector to detect the speed of the BLDC motor and controls the speed of the BLDC motor by comparing with the target speed;

아날로그 방식 또는 디지털 방식의 회로의 구동을 선택하는 모드변환부와,A mode converter which selects driving of an analog or digital circuit,

상기 모드변환부의 변환에 의하여 제어가능영역의 rpm이하에서는 저속의 제어가 가능한 아날로그 방식의 회로 구동을 수행하는 아날로그 구동부와,An analog driver for performing an analog circuit drive capable of low-speed control at rpm or less of the controllable area by conversion of the mode converter;

상기 모드변환부의 변환에 의하여 제어가능영역의 rpm이 넘어선 시점부터는 고속 제어가 가능한 디지털 방식의 회로 구동을 수행하는 디지털 구동부와,A digital driver which performs a digital circuit driving capable of high-speed control from the time when the rpm of the controllable region is exceeded by the conversion of the mode converter;

상기 아날로그 구동부 또는 디지털 구동부로부터 전달되는 정보와 회전방향에 관한 제어신호에 의해 인버터부의 전원을 온/오프상태로 스위칭시킬 수 있도록 기준신호를 발생하는 구동신호 발생부와,A drive signal generator for generating a reference signal to switch the power of the inverter unit on / off by the information transmitted from the analog driver or the digital driver and a control signal about the rotation direction;

상기 구동신호 발생부에서 발생된 스위칭신호로 인버터부를 구동시키는 게이트 드라이버가 포함된 것을 특징으로 하는 센서리스 브러시리스 직류모터의 구동장치.And a gate driver for driving the inverter unit by the switching signal generated by the driving signal generator.

제 2항에 있어서, 상기 속도 제어부, 모드변환부 및 구동신호 발생부를 마이컴으로 구성함을 특징으로 하는 센서리스 브러시리스 직류모터의 구동장치.The apparatus of claim 2, wherein the speed controller, the mode converter, and the drive signal generator are configured as a microcomputer.

제 2항에 있어서, 상기 BLDC 모터는 팬 모터로 적용되어 팬의 완전 정지전에 재기동을 할 때에 BLDC 모터의 오픈 루프 구간 없이 기동되어 모터의 진동을 방지하는 것을 특징으로 하는 센서리스 브러시리스 직류모터의 구동장치.The sensorless brushless DC motor of claim 2, wherein the BLDC motor is applied as a fan motor to be started without an open loop section of the BLDC motor when restarting before the fan is completely stopped. Drive system.