KR100459127B1 - Apparatus and Method for Sensing Phase Current in a Motor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 모터로 인가되는 3상 전류를 감지하기 위한 상 전류 감지부와 제어부가 연계 구성된 모터의 상 전류 검출 방법에 관한 것으로, 상기 제어부에서 상기 상 전류 감지부를 통해 감지된 3상(A,B,C) 전류 값을 차례로 읽어들이는 단계, 상기 제어부에서 상기 읽어들인 3상 전류 값 중 듀티 비가 가장 큰 C상의 전류 값을 버리고 A상과 B상의 전류를 검출하는 단계, 상기 제어부에서 A상과 B상의 전류 값을 더한 값의 음수를 취하여 C상의 전류 값을 검출하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.The present invention relates to a method of detecting a phase current of a motor in which a phase current sensing unit and a controller are connected to each other to detect a three-phase current applied to a motor. The three-phase (A, B) sensed by the phase current sensing unit in the controller (C) reading the current values one by one; discarding the current value of the C phase having the largest duty ratio among the three-phase current values read by the controller, and detecting the currents of the A and B phases; And detecting the current value of the C phase by taking a negative number of the value of the B phase.
Description
본 발명은 모터에 관한 것으로서, 특히 모터의 상 전류 검출 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a motor, and more particularly, to an apparatus and a method for detecting a phase current of a motor.
일반적으로, 모터는 유도 전동기 드라이버에서의 상 전류의 크기를 검출하는 일은 매우 중요하다. 왜냐하면, 토크 증강, 슬립(slip) 보상, 스톨(stall) 방지, 데드 타임(dead time) 보상 등 RF 방식의 인버터의 거의 모든 제어 알고리즘에는 전류의 크기에 대한 정보가 필요하기 때문이다.In general, it is very important for the motor to detect the magnitude of the phase current in the induction motor driver. This is because almost all control algorithms of the RF inverter such as torque increase, slip compensation, stall prevention, and dead time compensation require information on the magnitude of the current.
통상 산업 현장에서 사용되고 있는 모터는 3상(S, T, R) 유도 전동기이며, 따라서, 어느 한 상의 전류는 3상 대칭 형태를 가지는 사인파 교류이다. 그러므로, 각 상의 전류는 계속 변화하며, 따라서, 어느 한 상의 전류 감지에 의해 전류의 크기를 계산한다는 것은 불가능한 일이다.Motors commonly used in industrial fields are three-phase (S, T, R) induction motors, and therefore, the current in either phase is sinusoidal alternating current with a three-phase symmetrical form. Therefore, the current of each phase continues to change, and therefore it is impossible to calculate the magnitude of the current by sensing the current of one phase.
결국, 종래에는 2상의 전류를 감지한 후, A/D(아날로그-디지털) 변환기를 거쳐 소정의 연산 프로그램이 입력되어 있는 제어부에 의해 전류의 크기를 계산하는 방식이 통상적으로 사용되어져 왔다.As a result, conventionally, a method of calculating the magnitude of the current by a controller in which a predetermined calculation program is input through an A / D (analog-to-digital) converter after sensing a current in two phases has been commonly used.
종래의 상 전류 검출 장치는 모터(11)로 상 전류를 위상 제어를 통해 공급하는 인버터부(12)와, 상기 인버터부(12)의 각 상 전류를 감지하는 상 전류 감지부(13)와, 상기 상 전류 감지부(13)로부터 출력되는 아날로그 상 전류 값을 디지털로 변환하여 인식하고 그에 따라 인버터를 제어하는 제어부(14)로 구성된다.The conventional phase current detection device includes an inverter unit 12 for supplying a phase current to the motor 11 through phase control, a phase current detection unit 13 for sensing each phase current of the inverter unit 12, It is composed of a control unit 14 for converting the analog phase current value output from the phase current sensing unit 13 to digital recognition and control the inverter accordingly.
이때 상기 인버터부(12)는 제어부(14)의 제어에 따라 3상 전류를 PWM(Pulse Width Modulation) 방식으로 듀티 비(Duty ratio) 제어를 수행한다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, A,B,C 각 상에 대해 듀티 비를 달리하여 제어하는데, 도 2의 경우 A상의 듀티 비가 가장 크다.At this time, the inverter unit 12 controls the duty ratio of the three-phase current by the pulse width modulation (PWM) method under the control of the controller 14. That is, as shown in FIG. 2, the duty ratios of the A, B, and C phases are controlled differently. In FIG. 2, the duty ratio of the A phases is the largest.
이와 같이 구성된 상 전류 검출회로를 이용한 상 전류 검출방법은 도 3과 같이, 모터로부터 인가되는 3상(예를 들어, A,B,C)의 신호 중 2상만을 선택하여 감지한다.In the phase current detection method using the phase current detection circuit configured as described above, as shown in FIG. 3, only two phases of three phases (for example, A, B, and C) applied from a motor are selected and detected.
즉, A상의 전류(IA)를 읽고(S201), B상의 전류(IB)를 읽은(S202) 후, 나머지 C상의 전류는 상기 A상과 B상의 전류를 더한 후, 더한 값의 음의 값(-(IA+ IB))으로 구한다(S203).That is, after reading the current of phase A (I A ) (S201) and reading the current of phase B (I B ) (S202), the remaining currents of phase C add the currents of phase A and phase B, and then add negative values. It obtain | requires with a value (-(I A + I B )) (S203).
이러한 상 전류 검출 방법은 "3상의 전류합은 '0'이다"라는 원리를 이용한 것이다.This phase current detection method uses the principle that "the sum of three phase currents is '0'".
이때, 상기 각 상의 PWM 신호 중, 듀티 비가 큰 A상의 PWM 신호의 경우, 상 전류 감지 회로에서 노이즈가 발생하여 반응 속도의 지연이 발생했다면, 상기 A상의 전류 값 자체에도 이상이 생기지만, A상의 전류 값과 이어 감지하는 B상의 전류 값으로 감지하는 C상의 전류 값은 그 값을 신뢰할 수 없게 된다.At this time, in the case of the PWM signal of the A phase having a large duty ratio among the PWM signals of each phase, if a noise occurs in the phase current sensing circuit and a delay of the reaction rate occurs, an abnormality occurs in the current value of the A phase itself, The current value in phase C, which is then detected by the current value in phase B, becomes unreliable.
특히, 상기 상 전류 감지부(13)에는 각 상(A, B, C상)의 반전 전류 값을 증폭시키는 증폭기와, 각 증폭기별로 저항 또는 다이오드 소자가 부가적으로 구성된다.In particular, the phase current sensing unit 13 includes an amplifier for amplifying the inverted current value of each phase (A, B, C phase), and a resistor or a diode element for each amplifier.
따라서, 일반적인 상 전류 검출 장치에서 구성되는 증폭기 등에서 반응 속도 등의 영향으로 감지하는 한 상의 듀티 비가 클 경우의 그 상의 전류 감지 값은 부정확하게 되어 신뢰성을 잃게 된다.Therefore, when the duty ratio of one phase detected by the influence of the reaction speed or the like in an amplifier or the like constituted in a general phase current detection device is large, the current sensing value of the phase becomes inaccurate and loses reliability.
상기와 같은 종래의 상 전류 검출 방법은 먼저, 2상의 전류 값을 감지한 후,상기 2상의 전류 값을 합한 값의 음의 값으로 나머지 한 상의 전류 값을 구하였다.In the conventional phase current detection method as described above, first, the current value of two phases is detected, and the current value of the other one phase is obtained as a negative value of the sum of the current values of the two phases.
이때, 먼저 감지된 2상 중 어느 하나라도 듀티 비가 클 경우 즉, 1에 가까운 경우, 감지시의 스위칭 노이즈(switching noise)가 발생하거나 상 전류 감지 회로에 구성되는 증폭기의 반응 속도가 이상이 있을 경우, 상기 상 전류를 이용하여 구해지는 나머지 한 상의 전류 값 또한 그 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.At this time, when any one of the two phases detected first has a large duty ratio, that is, close to 1, when switching noise occurs during detection or when the response speed of the amplifier configured in the phase current sensing circuit is abnormal. In addition, the current value of the remaining one phase obtained using the phase current also has a problem in that its reliability is lowered.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 듀티 비에 상관없이 정확한 상 전류 감지가 가능하도록 한 모터의 상 전류 검출 장치 및 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a phase current detection device and a method for detecting a phase current of a motor that enables accurate phase current detection regardless of a duty ratio.
도 1은 일반적인 모터의 상 전류 검출 장치를 나타낸 회로도1 is a circuit diagram showing a phase current detection device of a general motor
도 2는 3상 전류의 듀티 비 제어방법을 나타낸 타이밍도2 is a timing diagram showing a duty ratio control method of three-phase current
도 3은 종래의 기술에 따른 모터의 상 전류 검출 방법을 나타낸 플로우 차트3 is a flowchart illustrating a method of detecting phase current of a motor according to the related art.
도 4는 본 발명에 따른 상 전류 검출 장치를 나타낸 회로도4 is a circuit diagram showing a phase current detection device according to the present invention
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 모터의 상 전류 검출 방법을 나타낸 플로우 차트5 is a flowchart illustrating a method of detecting phase current of a motor according to a first embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 모터의 상 전류 검출 방법을 나타낸 플로우 차트6 is a flowchart illustrating a method of detecting phase current of a motor according to a second embodiment of the present invention.
도면의 주요 부분에 대한 부호 설명Explanation of symbols for the main parts of drawings
11 : 모터 12 : 인버터부11 motor 12 inverter part
43 : 상 전류 감지부 44 : 제어부43: phase current detection unit 44: control unit
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모터의 상 전류 검출장치는 모터로 인가되는 3상(A, B, C)에 각각 연결되어 각 상의 전류를 검출하기 위한 상전류 감지부, 상기 상전류 감지부에서 검출된 A, B 및 C상의 전류 값을 차례로 읽어들이고, 상기 읽어들인 A, B 및 C상의 전류 값 중 듀티 비가 가장 큰 C상의 전류 값을 버린 후 상기 A상과 B상의 전류 값을 더한 값에 음수를 취하여 이를 C상의 전류값으로 판단하는 제어부를 포함하여 구성되는데 그 특징이 있다.그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 모터의 상 전류 검출 방법은 모터로 인가되는 3상 전류를 감지하기 위한 상 전류 감지부와 제어부가 연계 구성된 모터의 상 전류 검출 방법에 있어서, 상기 제어부에서 상기 상 전류 감지부를 통해 감지된 3상(A,B,C) 전류 값을 차례로 읽어들이는 단계와, 상기 제어부에서 상기 읽어들인 3상 전류 값 중 듀티 비가 가장 큰 C상의 전류 값을 버리고 A상과 B상의 전류를 검출하는 단계와, 상기 제어부에서 A상과 B상의 전류 값을 더한 값의 음수를 취하여 C상의 전류 값을 검출하는 단계를 포함함에 그 특징이 있다.Phase current detection apparatus for a motor according to the present invention for achieving the above object is connected to three phases (A, B, C) applied to the motor, respectively, phase current detection unit for detecting the current of each phase, the phase current detection The current values of the A, B, and C phases detected by the negative are sequentially read, and after discarding the current values of the C phase having the largest duty ratio among the read current values of the A, B, and C phases, the current values of the A and B phases are added. It is characterized in that it comprises a control unit for taking a negative value to determine the current value of the phase C. And, the phase current detection method of the motor according to the first embodiment of the present invention for achieving the above object A phase current detection method of a motor in which a phase current sensing unit and a control unit are linked to detect a three-phase current applied to a motor, wherein the three phases (A, B, C) detected by the phase current sensing unit in the control unit before Reading the values in order, detecting the current of phase A and phase B by discarding the current value of C phase having the largest duty ratio among the three-phase current values read by the controller; It is characterized by including the step of detecting the current value of the phase C by taking a negative number of the current value plus.
또한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 모터의 상 전류 검출 방법은 모터로 인가되는 3상 전류 값을 감지하기 위한 상 전류 감지부와 제어부가 연계 구성된 모터에 있어서, 상기 제어부에서 상기 상 전류 감지회로를 통해 모터로 인가되는 3상(A, B, C) 전류중 듀티 비가 가장 큰 A상을 제외한 B상 및 C상의 전류 값을 차례로 검출하는 단계와, 상기 제어부에서 B상 및 C상의 전류 값을 더한 값의 음수를 취하여 A상의 전류 값을 검출하는 단계를 포함함에 그 특징이 있다.In addition, the phase current detection method of the motor according to a second embodiment of the present invention is a motor in which a phase current sensing unit and a control unit are linked to the three-phase current value to be applied to the motor, the phase current sensing circuit in the control unit Detecting the current value of the B phase and C phase, except for the A phase having the largest duty ratio among the three phase (A, B, C) currents applied to the motor through the step, and the current value of the B and C phases in the controller. It is characterized by including the step of detecting the current value of the phase A by taking the negative value of the plus value.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 상 전류 검출 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a phase current detection method according to the first and second embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명에 따른 상 전류 검출 장치를 나타낸 회로도, 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 모터의 상 전류 검출 방법을 나타낸 플로우 차트이고, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터의 상 전류 검출 방법을 나타낸 플로우 차트이다.4 is a circuit diagram showing a phase current detection device according to the present invention, Figure 5 is a flow chart showing a phase current detection method of a motor according to a first embodiment of the present invention, Figure 6 is a second embodiment of the present invention According to the present invention.
본 발명의 상 전류 검출 장치는 도 4와 같이, 인버터부(12)의 3상(A, B, C) 각각에 대해 상 전류 감지부(43)가 연결되고 상기 상 전류 감지부(43)의 출력이 모두 제어부(44)로 연결되도록 구성되며, 상기 제어부(44)는 상기 상 전류 감지부(43)에서 검출된 각 상(A, B, C)의 전류 값을 읽어들이고 각 상(A, B, C)의 듀티 비에 따라 상 전류를 감지하도록 프로그램되어 구성된다.In the phase current detecting device of the present invention, as shown in FIG. 4, the phase current sensing unit 43 is connected to each of the three phases A, B, and C of the inverter unit 12, and the phase current sensing unit 43 of the The outputs are all configured to be connected to the controller 44, and the controller 44 reads the current value of each of the phases A, B, and C detected by the phase current detector 43, and each phase A, Programmed and configured to sense phase current according to the duty ratio of B, C).
따라서 상기 제어부(44)가 상기 상 전류 감지부(43)의 출력을 이용하여 상 전류를 감지하는 방법을 제 1 및 제 2 실시예를 설명하면 다음과 같다.Accordingly, the first and second embodiments will be described below in which the controller 44 detects the phase current by using the output of the phase current detector 43.
- 제1 실시예 -First Embodiment
본 발명 제 1 실시예의 상 전류 검출 방법은 도 5와 같이, 먼저, 상기 상 전류 감지부(43)의 출력을 이용하여 제어부(44)에서 A상, B상, C상의 전류를 차례로 읽어낸다(S501, S502, S503).In the phase current detection method of the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, first, the currents of the A phase, the B phase, and the C phase are sequentially read by the controller 44 by using the output of the phase current detector 43 ( S501, S502, S503).
이어서, 상기 A, B, C상 중 듀티 비가 제일 큰 상(예를 들어, C상)의 전류 측정치는 버린다(S504).Subsequently, the current measured values of the phase (eg, the C phase) having the largest duty ratio among the A, B, and C phases are discarded (S504).
이때 A상과 B상의 전류 값은 검출된 상태이므로 C상의 전류만 구하면 되는데, 3상 전류의 합은 0(IA+ IB+ IC= 0)이라는 원리를 이용하면 C상의 전류는 나머지 두 상(A상, B상)의 전류의 합의 음의 값이다.At this time, since the current value of A phase and B phase is detected, only the current of C phase needs to be obtained.If the sum of three phase currents is 0 (I A + I B + I C = 0), the current of C phase is the other two. This is the negative value of the sum of the currents in the phases (A and B phases).
즉, IC(C상 전류 값) = -{IA(A상 전류 값) + IB(B상 전류 값)}That is, I C (C phase current value) =-{I A (A phase current value) + I B (B phase current value)}
이와 같이, 3상의 PWM 파형 상태와 관계없이, 정확도가 높은 두 개의 전류 측정치로부터 3 상의 전류 값을 구해내므로, 보다 신뢰성 높은 전류 값을 구할 수 있다.In this way, regardless of the three-phase PWM waveform state, the three-phase current value is obtained from two highly accurate current measurement values, so that a more reliable current value can be obtained.
- 제2 실시예 -Second Embodiment
본 발명 제 2 실시예의 상 전류 검출 방법은 먼저, 상기 제어부(44)는 듀티 비가 가장 큰 상(예를 들어, C상)의 전류 값을 판단하여 검출하지 않도록 프로그램한다.In the phase current detection method of the second embodiment of the present invention, first, the controller 44 programs the current value of the phase having the largest duty ratio (for example, the C phase) so as not to be detected.
이어, 도 6과 같이, 상기 상전류 감지부(43)의 출력을 이용하여 상기 제어부(44)를 통해 C상을 제외한 A상, B상의 전류 값을 검출한다(S601).Next, as illustrated in FIG. 6, current values of A and B phases other than the C phase are detected through the control unit 44 using the output of the phase current detecting unit 43 (S601).
검출되지 않은 C상의 전류만 구하면 되는데, 3상 전류의 합은 0(IA+ IB+ IC= 0)이므로, C상의 전류 값은 나머지 두 상(A상, B상)의 전류의 합의 음의 값이다.You only need to find the current of C phase that is not detected. Since the sum of three phase current is 0 (I A + I B + I C = 0), the current value of C phase is the sum of the current It is a negative value.
즉, IC(C상 전류 값) = -{IA(A상 전류 값) + IB(B상 전류 값)}That is, I C (C phase current value) =-{I A (A phase current value) + I B (B phase current value)}
이와 같이, 직접 A, B상의 전류 값을 검출하고, 상기 A, B상의 전류 값을 이용하여 C상의 전류 값을 구할 수 있다.In this manner, the current values of the A and B phases can be directly detected, and the current values of the C phase can be obtained using the current values of the A and B phases.
이 경우는 미리 상기 제어부(44)에서 듀티 비가 가장 큰 값을 제하도록 미리 프로그램하였기 때문에, 종래와 같이, 듀티 비가 높은 전류 신호를 이용하여 나머지 한 상의 전류 값을 감지했을 때 발생하던 상 전류 값이 부정확하게 측정하는 데에 대한 예방이 된다.In this case, since the controller 44 is programmed in advance to subtract the largest duty ratio, the phase current value generated when the current value of the other phase is detected using a current signal having a high duty ratio as in the related art. This prevents incorrect measurements.
상기와 같은 본 발명의 모터의 상 전류 검출장치 및 그 방법은 3상의 펄스 폭 변조(PWM : Pulse Width Modulation) 파형 상태와 관계없이, 정확도가 높은 두 개의 전류 측정치로부터 3상의 전류 값을 구해내므로, 보다 전류를 정확하게 구할 수 있게 되고, 이로써 이러한 상 전류 검출 방법을 이용하는 제어장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The phase current detection device and method of the motor of the present invention as described above obtains the three-phase current value from two highly accurate current measurements regardless of the three-phase pulse width modulation (PWM) waveform state. The current can be obtained more accurately, thereby improving the reliability of the control device using the phase current detection method.
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
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