KR101496809B1 - 모터 구동 제어 장치, 모터 구동 제어 방법 및 그를 이용한 모터 - Google Patents

모터 구동 제어 장치, 모터 구동 제어 방법 및 그를 이용한 모터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모터 구동 제어 장치, 모터 구동 제어 방법 및 그를 이용한 모터에 관한 것으로, 본 발명의 일 구현예에 따른 모터 구동 제어 장치는, 역기전력 검출부, 영교차 산출부 및 제어부를 포함한다. 상기 역기전력 검출부는 모터 장치로부터 발생하는 역기전력을 검출한다. 상기 영교차 산출부는 상기 역기전력을 샘플링하고, 샘플링 된 역기전력에서 상호 인접한 구간의 평균치를 이용하여 영교차 시점(Zero Crossing Point)을 결정한다. 상기 제어부는 상기 영교차 시점을 이용하여, 상기 모터 장치의 구동을 제어한다.

Description

모터 구동 제어 장치, 모터 구동 제어 방법 및 그를 이용한 모터 {APPARATUS AND METHOD FOR MOTOR DRIVING CONTROL, AND MOTOR USING THE SAME}
본 발명은 모터 구동 제어 장치, 모터 구동 제어 방법 및 그를 이용한 모터에 관한 것이다.
모터 기술의 발전에 따라, 폭넓은 기술 분야에서 다양한 크기의 모터들이 사용되고 있다.
일반적으로, 모터는 영구자석과, 인가 전류에 따라 극성을 바꾸는 코일을 이용하여 회전자(Rotor)를 회전시켜 구동된다. 최초의 모터의 형태는 회전자에 코일을 구비한 브러시 타입의 모터가 존재하였으나, 모터의 구동에 의하여 브러시가 마모되거나 스파크가 발생하는 등의 문제점이 있다.
이로 인하여, 최근에는 다양한 형태의 브러시리스 모터의 사용이 범용적으로 이루어지고 있다. 브러시리스 모터는 브러시, 정류자 등의 기계적인 접촉 부를 없애고, 그대신 전자적인 정류기구를 이용하여 구동하는 직류 모터로서, 영구자석으로 이루어진 로터(rotor)와, 복수의 상에 대응되는 코일을 구비하여 각 코일의 상 전압에 의하여 발생하는 자기력에 의해 회전하는 회전자를 포함할 수 있다.
이러한 브러시리스 모터가 효율적으로 구동하기 위해서는, 고정자의 각 코일의 전류(commutation)가 적절한 시점에 이루어져야 하며, 적절한 전류를 위해서는 회전자의 위치를 인식할 수 있어야 한다.
회전자의 위치 검출을 위하여, 종래에는 홀 센서나 리졸버 등과 같은 소자를 이용하였으나, 이 경우 구동회로가 복잡해지는 한계성이 있다.
이를 보완하기 위하여, 센서를 대체하여 역기전력(BEMF, Back-Electro Motive Force)를 이용하여, 상의 위치를 파악하여 브러시리스 모터를 구동하는 기술이 널리 사용되고 있다.
그러나, 이러한 역기전력을 이용하는 방식의 경우, 검출된 역기전력에 대하여 소정의 필터링을 수행하여야 하며, 이러한 필터링에 의하여 딜레이가 발생하게 된다. 따라서, 이러한 딜레이에 의하여 역기전력의 영교차 시점이 부정확하게 되어 상 전환 시점 또한 부정확해지는 문제가 있다.
또한, 영교차 시점을 결정하기 위하여 부수되는 회로 구성에 의하여, 회로가 복잡하게 구성되는 문제가 있다.
하기의 선행기술문헌들은 이러한 모터에 관한 것이나, 상술한 문제점을 해결하지 못하는 한계성을 가지고 있다.
한국 등록특허공보 제10-0189122호 한국 등록특허공보 제10-0631340호
본 발명의 과제는 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 역기전력을 샘플링하고, 샘플링 된 역기전력에서 상호 인접한 구간의 평균치를 이용하여 영교차 시점을 결정함으로써, 딜레이의 발생을 방지하고 간단한 구성으로 모터를 제어할 수 있는 모터 구동 제어 장치, 모터 구동 제어 방법 및 그를 이용한 모터를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 기술적인 측면은 모터 구동 제어 장치를 제안한다. 상기 모터 구동 제어 장치는 역기전력 검출부, 영교차 산출부 및 제어부를 포함한다. 상기 역기전력 검출부는 모터 장치로부터 발생하는 역기전력을 검출한다. 상기 영교차 산출부는 상기 역기전력을 샘플링하고, 샘플링 된 역기전력에서 상호 인접한 구간의 평균치를 이용하여 영교차 시점(Zero Crossing Point)을 결정한다. 상기 제어부는 상기 영교차 시점을 이용하여, 상기 모터 장치의 구동을 제어한다.
일 실시예에서, 상기 역기전력은, 상기 모터 장치에 대한 구동 제어 신호가 혼합된 신호일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 역기전력 검출부는, 상기 구동 제어 신호가 혼합된 상기 역기전력에 대하여 소정의 필터링을 수행하지 아니하고 상기 역기전력을 검출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 영교차 산출부는 샘플링기 및 영교차 추정기를 포함할 수 있다. 상기 샘플링기는 상기 구동 제어 신호가 혼합된 상기 역기전력을 디지털 값으로 샘플링 할 수 있다. 상기 영교차 추정기는 상기 샘플링기에 의하여 샘플링 된 역기전력의 파형에서 상호 인접한 두 구간을 선택하고, 상기 인접한 두 구간의 중간 시점을 영교차 추정 시점으로서 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 영교차 산출부는 영교차 결정기를 더 포함할 수 있다. 상기 영교차 결정기는 상기 영교차 추정기로부터 상기 영교차 추정 시점을 복수 개 제공받고, 제공받은 상기 복수의 영교차 추정 시점에 대하여 평균을 산출하여 상기 영교차 시점으로 결정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 영교차 추정기는 제1 레지스터, 애더 및 제2 레지스터를 포함할 수 있다. 상기 제1 레지스터는 상기 상호 인접한 두 구간의 시각, T1 및 T2을 저장할 수 있다. 상기 애더는 상기 T1 및 T2를 합산할 수 있다. 상기 제2 레지스터는 합산된 T1 및 T2의 평균값을 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 레지스터는, 저장된 값을 쉬프트하여 상기 평균값을 산출하는 쉬프트 레지스터일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 영교차 시점에 상기 모터 장치의 상을 전환하도록 제어하여, 상기 모터 장치의 구동을 제어할 수 있다.
본 발명의 제2 기술적인 측면은 모터를 제안한다. 상기 모터는 모터 장치 및 모터 구동 제어 장치를 포함한다. 상기 모터 장치는 구동 제어 신호에 따라 회전 동작을 수행한다. 상기 모터 구동 제어 장치는 상기 모터 장치에 상기 구동 제어 신호를 제공하여 상기 모터 장치의 구동을 제어하고, 상기 모터 장치에서 검출된 역기전력의 영교차 시점(Zero Crossing Point)을 이용하여 상기 구동 제어 신호를 생성한다.
일 실시예에서, 상기 모터 구동 제어 장치는 역기전력 검출부, 영교차 산출부 및 제어부를 포함한다. 상기 역기전력 검출부는 모터 장치로부터 발생하는 역기전력을 검출한다. 상기 영교차 산출부는 상기 역기전력을 샘플링하고, 샘플링 된 역기전력에서 상호 인접한 구간의 평균치를 이용하여 영교차 시점(Zero Crossing Point)을 결정한다. 상기 제어부는 상기 영교차 시점을 이용하여, 상기 모터 장치의 구동을 제어한다.
일 실시예에서, 상기 역기전력은 상기 모터 장치에 대한 구동 제어 신호가 혼합된 신호일 수 있고, 여기에서, 상기 영교차 산출부는, 상기 구동 제어 신호가 혼합된 상기 역기전력에 대하여 소정의 필터링을 수행하지 아니하고 상기 영교차 시점을 결정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 영교차 산출부는 샘플링기 및 영교차 추정기를 포함할 수 있다. 상기 샘플링기는 상기 구동 제어 신호가 혼합된 상기 역기전력을 디지털 값으로 샘플링할 수 있다. 상기 영교차 추정기는 상기 샘플링기에 의하여 샘플링 된 역기전력의 파형에서 상호 인접한 두 구간을 선택하고, 상기 인접한 두 구간의 중간 시점을 영교차 추정 시점으로서 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 영교차 산출부는 영교차 결정기를 더 포함할 수 있다. 상기 영교차 결정기는 상기 영교차 추정기로부터 상기 영교차 추정 시점을 복수 개 제공받고, 제공받은 상기 복수의 영교차 추정 시점에 대하여 평균을 산출하여 상기 영교차 시점으로 결정할 수 있다.
본 발명의 제3 기술적인 측면은 모터 구동 제어 방법을 제안한다. 상기 모터 구동 제어 방법은 모터 장치의 구동을 제어하는 모터 구동 제어 장치에서 수행된다. 상기 모터 구동 제어 방법은, 상기 모터 장치로부터, 상기 모터 장치의 구동 제어 신호가 혼합된 역기전력을 검출하는 단계, 검출된 상기 역기전력을 샘플링하는 단계 및 상기 샘플링 된 역기전력에서 상호 인접한 구간의 평균치를 이용하여 영교차 시점(Zero Crossing Point)을 결정하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 모터 구동 제어 방법은, 상기 영교차 시점을 상기 모터 장치의 상 전환 시점으로 결정하여, 상기 구동 제어 신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 영교차 시점을 결정하는 단계는, 상기 샘플링 된 역기전력의 파형에서 상호 인접한 두 구간을 선택하는 단계, 상기 인접한 두 구간의 중간 시점을 영교차 추정 시점으로서 산출하는 단계 및 복수의 상기 영교차 추정 시점의 평균을 산출하여 상기 영교차 시점을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 역기전력을 샘플링하고, 샘플링 된 역기전력에서 상호 인접한 구간의 평균치를 이용하여 영교차 시점을 결정함으로써, 딜레이의 발생을 방지하고 간단한 구성으로 모터를 제어할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 모터 구동 제어 장치의 일 예를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 도 1의 역기전력 검출부의 일 예를 설명하기 위한 개략적인 회로도이다.
도 3은 본 발명에 따른 모터 구동 제어 장치의 일 실시예를 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따라 영교차를 산출하는 일 예를 설명하기 위한 참고 그래프이다.
도 5는 도 3의 영교차 산출부의 일 실시예를 설명하기 위한 구성도이다.
도 6은 도 5의 영교차 추정기의 일 실시예를 설명하기 위한 구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 모터 구동 제어 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 8는 도 7의 S730 단계의 일 실시예를 설명하기 위한 세부 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호가 사용될 것이며, 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하에서는, 설명의 편의를 위하여 브러시리스 모터를 기준으로 본 발명을 설명한다. 그러나 이는 설명의 편의를 위한 것이므로, 본 발명의 권리범위가 반드시 브러시리스 모터로 한정되지 아니함은 명확하다.
또한, 이하에서는, 모터 자체는 모터 장치(20, 200)로 칭하고, 모터 장치(20, 200)를 구동하기 위한 모터 구동 제어 장치(10, 100)와 모터 장치(20, 200)를 포함하여 모터라 칭하여 설명한다.
도 1은 모터 구동 제어 장치의 일 예를 설명하기 위한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 모터 구동 제어 장치(100)는, 전원 공급부(110), 구동 신호 생성부(120), 인버터부(130), 역기전력 검출부(140) 및 제어부(150)를 포함할 수 있다.
전원 공급부(110)는 모터 구동 제어 장치(100)의 각 구성요소에 전원을 공급할 수 있다. 예를 들어, 전원 공급부(110)는 상용전원의 교류전압을 직류전압으로 변환하여 공급할 수 있다. 도시된 예에서, 점선으로 표기된 부분은, 전원 공급부(110)에서 소정의 전원이 공급되는 것을 의미하는 것이다.
구동 신호 생성부(120)는 인버터부(130)에 구동 제어 신호를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 구동 제어 신호는 펄스 폭 변조 신호(PWM, Pulse Width Modulation) 일 수 있다. 이러한 경우, 구동 신호 생성부(120)는 소정의 기준 파형(예컨대, 삼각파)에 가변적인 직류 레벨을 적용하여 펄스 폭 변조 신호의 듀티를 조절할 수 있다. 예를 들어, 삼각파의 낮은 전압 레벨에 가까운 직류 레벨을 적용할수록 펄스 폭 변조 신호의 듀티가 커진다.
인버터부(130)는 모터 장치(200)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 인버터부(130)는 구동 제어 신호에 따라 직류 전압을 복수 상 중 어느 하나에 제공하여 모터 장치(200)의 코일에 자력의 발생을 유도할 수 있다.
역기전력 검출부(140)는 모터 장치(200)의 역기전력을 검출할 수 있다. 모터 장치(200)가 회전할 경우, 회전자에 구비된 코일에 역기전력이 발생한다. 더 상세히 설명하면, 복수의 코일 중에서 상 전압이 인가되지 않은 코일에 역기전력이 발생하게 되고, 역기전력 검출부(140)는 이와 같이 모터 장치(200)의 각 코일에서 발생하는 역기전력을 검출하여 제어부(150)에 제공할 수 있다.
제어부(150)는 역기전력 검출부(140)에서 제공되는 역기전력을 이용하여 구동 제어 신호를 생성하도록 구동 신호 생성부(120)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 역기전력의 영 교차(Zero-Crossing) 시점에 상 전환을 수행하도록 구동 신호 생성부(120)를 제어할 수 있다.
모터 장치(200)는 구동 제어 신호에 따라 회전 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 인버터부(130)로부터 제공되는 구동 전류에 의하여, 모터 장치(200)의 각 코일에 자기장을 발생시킬 수 있다. 이러한 코일들에서 발생하는 자기장에 의해 모터 장치(200)에 구비된 회전자가 회전할 수 있다.
도 2는 도 1의 역기전력 검출부의 일 예를 설명하기 위한 개략적인 회로도이다.
도 2에 도시된 모터 장치(200)는, 3상 코일을 구비하고 있고, 3상 코일의 중성점으로부터 직접 전압을 취득할 수 있는 예에 관한 것이다. 그러나, 실시예에 따라, 직접 중성점 전압을 취득하지 않고, 3상 코일로부터 가상 중성점 전압을 취득할 수도 있다.
역기전력 검출부(140)는 각 상의 극 전압과 중성점을 비교기로 비교하여 도 3과 같은 역기전력을 검출할 수 있다. 도시된 예에서, 역기전력 검출부(140)는 극 전압과 중성점 전압 각각에 대하여 저역 통과 필터(141, 142)를 통과시키고 이를 비교기(1430)를 이용하여 비교함으로써 역기전력을 검출할 수 있다. 저역 통과 필터(141, 142)는 병렬 연결된 저항과 캐패시터를 포함하여 구성됨을 알 수 있다.
저역 통과 필터(141, 142)가 사용되는 이유는, 모터 장치(200)에서 검출되는 전압에는 구동 제어 신호(예컨대, PWM 신호)가 혼합되어 있기 때문이다. 따라서, 종래에는 이러한 구동 제어 신호를 필터링하기 위하여 역기전력 검출부(140)에 로우 패스 필터(141,142)를 사용하였다.
그러나, 이러한 방식은 필터(141,142)에 의하여 소정의 딜레이가 발생하게 되는 문제가 있다. 또한, 필터(141, 142)를 구비하기 위하여 모터 구동 제어 장치(100)의 구성이 복잡해지고 커지는 문제가 있다.
이하에서는, 도 3 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 설명한다.
후술할 본 발명의 다양한 실시예들에 대한 설명 중에서, 도 1 내지 도 2를 참조하여 상술한 내용과 동일하거나 그에 상응하는 내용에 대해서는 중복적으로 설명하지 아니한다. 그러나, 당업자는 상술한 설명으로부터 본 발명의 구체적인 내용을 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 모터 구동 제어 장치의 일 실시예를 설명하기 위한 구성도이다. 여기에서, 모터 장치(200)는 도 1을 참조하여 상술한 바에 상응하므로 그 설명을 생략한다.
도 3을 참조하면, 모터 구동 제어 장치(100)는 전원 공급부(110), 구동 신호 생성부(120), 인버터부(130), 역기전력 검출부(140), 제어부(150) 및 영교차 산출부(160)를 포함할 수 있다.
전원 공급부(110)는 모터 구동 제어 장치(100)의 각 구성 요소에 전원을 공급할 수 있다.
구동 신호 생성부(120)는 제어부(150)의 제어에 따라, 모터 장치(200)의 구동 제어 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 구동 신호 생성부(120)는 소정의 듀티를 가지는 펄스 폭 변조 신호(이하, PWM 신호)를 생성할 수 있다.
인버터부(130)는 모터 장치(200)의 복수의 상 각각에, 구동 제어 신호에 따른 구동 전류를 제공할 수 있다.
역기전력 검출부(140)는 모터 장치(200)에서 발생되는 역기전력을 검출할 수 있다.
일 실시예에서, 역기전력 검출부(140)는 모터 장치(200)의 복수의 상에 각각 연결된 복수의 역기전력 검출기(미도시)를 포함할 수 있다. 역기전력 검출기는 복수의 상 중 어느 하나와 인버터부(130)와 공통적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 역기전력 검출부(140)는 현재 동작 중이지 않은 상에 연결된 역기전력 검출기를 이용하여 역기전력을 검출할 수 있다. 이는, 현재 구동 전류가 제공되는 상에 의하여 회전자가 회전하는 경우, 현재 동작 중이지 않은 상에 역기전력이 유도되기 때문이다.
일 실시예에서, 역기전력 검출부(140)는 구동 제어 신호가 혼합된 역기전력에 대하여, 소정의 필터링을 수행하지 아니하고 역기전력을 검출할 수 있다. 즉, 역기전력 검출부(140)는 로우 패스 필터 등의 필터를 구비하지 않을 수 있다.
제어부(150)는 영교차 산출부(160)에서 산출된 영교차 시점을 이용하여, 모터 장치(200)의 구동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 영교차 시점을 이용하여 모터 장치(200)의 상 전환 시점을 결정하고, 이러한 상 전환 시점을 반영하여 구동 제어 신호를 생성하도록 구동 신호 생성부(120)를 제어할 수 있다.
영교차 산출부(160)는 역기전력 검출부(140)에서 제공된 역기전력에 대하여 영교차 시점(Zero Crossing Point)을 결정할 수 있다. 예를 들어, 영교차 산출부(160)는 역기전력을 샘플링하고, 샘플링 된 역기전력에서 상호 인접한 구간의 평균치를 이용하여 영교차 시점(Zero Crossing Point)을 결정할 수 있다.
여기에서, 역기전력은 상기 모터 장치에 대한 구동 제어 신호가 혼합된 신호일 수 있다. 이는, 역기전력 검출부(140)에 어떠한 필터가 적용되지 않았음을 의미한다.
이러한 영교차 산출부(160)에 대해서는, 도 4 내지 도 6을 참조하여 이하에서 보다 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따라 영교차를 산출하는 일 예를 설명하기 위한 참고 그래프이다.
도 4에 도시된 역기전력은, 상술한 바와 같이, 구동 제어 신호가 혼합된 신호의 예를 도시하고 있다. 따라서, 일정한 기울기를 가지며 듀티비에 따른 파형을 가지고 있다.
본 발명은 구동 제어 신호가 혼합된 역기전력을 디지털 값으로 샘플링할 수 있으며, 따라서, 도 4에 도시된 파형은 샘플링이 수행된 역기전력(구동 제어 신호가 혼합되어 있음)을 나타내고 있음을 알 수 있다.
도 4의 원형 확대 도면을 참조하면, 샘플링된 역기전력은 디지털 값을 가지므로, 도시된 바와 같이 인접한 두 구간의 중간 시점을 영교차 시점으로서 적용할 수 있다. 구동 제어 신호가 PWM 신호인 예를 들면, 인접한 PWM 신호의 ON 구간은 원형 확대 도면에 해당하게 된다. 즉, 인접한 P WM 신호의 ON 구간들은 시간과 전압의 쌍으로 표현할 때, (T1, V1)과 (T2, V2)로 표현될 수 있다. 따라서, 이러한 두 구간의 평균을 산출하여 영교차 시점을 산출할 수 있다.
이를 수식으로 표현하면 아래의 수학식 1과 같다.
Figure 112012099499445-pat00001
즉, V1과 V2의 중간 값이 영교차 시점의 전압 VZCP에 해당하게 되므로, 영교차 시점 TZCP는 V1의 중간 시점 T1과, V2의 V1의 중간 시점 T2의 중간 값에 해당할 수 있다.
본 발명은 이러한 점을 반영하여 영교차 시점 TZCP을 간단하게 산출할 수 있다.
도 5는 도 3의 영교차 산출부의 일 실시예를 설명하기 위한 구성도이고, 도 6은 도 5의 영교차 추정기의 일 실시예를 설명하기 위한 구성도이다.
도 5 및 도 6에 도시된 영교차 산출부(160)의 일 실시예는, 도 4에서 상술한 것과 같이 영교차 시점을 산출할 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하여 더 상세히 설명하면, 영교차 산출부(160)는 샘플링기(161), 영교차 추정기(162) 및 영교차 결정기(163)을 포함할 수 있다.
샘플링기(161)는 구동 제어 신호가 혼합된 역기전력을 디지털 값으로 샘플링할 수 있다. 샘플링기(161)에 의하여 샘플링 된 역기전력의 일 예는 도 4에 도시된 바와 같은 파형을 가질 수 있다.
영교차 추정기(162)는 샘플링기(161)에 의하여 샘플링 된 역기전력의 파형에서 상호 인접한 두 구간을 선택하고, 인접한 두 구간의 중간 시점을 영교차 추정 시점으로서 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 영교차 추정기(162)에서 추정된 영교차 추정 시점은 그 차체로서 영교차 시점으로 사용될 수도 있다.
다른 일 실시예에서, 영교차 추정기(162)에서 추정된 영교차 추정 시점에 대하여 평균을 산출하여 영교차 시점을 결정할 수 있다. 이러한 영교차 추정 시점의 평균화는 영교차 결정기(163)에 의하여 수행될 수 있다. 이러한 다른 일 실시예는, 보다 정확한 영교차 시점을 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 영교차 추정기(162)는 간단한 로직으로 구현될 수 있다. 즉, 도 6에 도시된 예와 같이, 영교차 추정기(162)는 상호 인접한 두 구간의 시각 T1 및 T2를 저장하는 제1 레지스터(162-1), T1 및 T2를 합산하는 애더(162-2) 및 합산된 T1 및 T2의 평균값을 산출하는 제2 레지스터을 포함할 수 있다. 여기에서, 제2 레지스터는 도시된 예와 같이, 저장된 값을 쉬프트하여 평균값을 산출하는 쉬프트 레지스터(162-3)로 구현될 수 있다. 이러한 실시예의 경우, 영교차 추정기(162)는 매우 간단하게 구성될 수 있는 특징이 있다. 즉, 나눗셈기나 곱셈기를 사용하지 않고, 애더, 쉬프트 레지스터를 이용하여 매우 간단하게 구현할 수 있는 특징이 있다.
영교차 결정기(163)는 영교차 추정기(162)로부터 영교차 추정 시점을 복수 개 제공받고, 제공받은 복수의 영교차 추정 시점에 대하여 평균을 산출하여 영교차 시점으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 영교차 결정기(163)는 영교차 추정기(162)로부터 제공된 영교차 추정 시점 TZCP를 기 설정된 복수개가 될 때까지 저장하고, 기 설정된 복수개의 영교차 추정 시점 TZCP를 제공받으면 이들을 평균화하여 영교차 시점을 결정할 수 있다.
일 실시예에서, 영교차 결정기(163)도 간단한 로직으로서 구현될 수 있다. 4개의 영교차 추정 시점을 이용하는 예를 들면, 영교차 결정기(163)는 4개의 저장용 레지스터를 가질 수 있고, 이들을 합산한 후, 쉬프트 레지스터를 이용하여 쉬프팅을 수행함으로써 간단히 평균값을 구할 수 있다.
이를 위하여, 영교차 결정기(163)는 2n개의 영교차 추정 시점을 이용하여 영교차 시점을 결정할 수 있다. 이는, 영교차 추정 시점의 개수를 2n개로 하는 경우, 쉬프트 레지스터로서 간단하게 평균을 산출할 수 있기 때문이다.
도 7은 본 발명에 따른 모터 구동 제어 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 순서도이고, 도 8는 도 7의 S730 단계의 일 실시예를 설명하기 위한 세부 순서도이다.
이하에서는, 도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명에 따른 모터 구동 제어 방법의 일 실시예를 설명한다. 본 발명에 따른 모터 구동 제어 방법의 일 실시예는 도 3 내지 도 6를 참조하여 상술한 모터 구동 제어 장치(100)에서 수행되므로, 상술한 설명과 동일하거나 그에 상응하는 내용에 대해서는 중복적으로 설명하지 아니한다.
도 7을 참조하면, 모터 구동 제어 장치(100)는 모터 장치(200)로부터, 모터 장치(200)의 구동 제어 신호가 혼합된 역기전력을 검출할 수 있다(S710).
모터 구동 제어 장치(100)는 검출된 역기전력을 샘플링하고(S720), 샘플링 된 역기전력에서 상호 인접한 구간의 평균치를 이용하여 영교차 시점(Zero Crossing Point)을 결정할 수 있다(S730,740).
즉, 모터 구동 제어 장치(100)는 샘플링 된 역기전력으로부터 영교차 추정 시점을 산출하고(S730), 산출된 영교차 추정 시점을 평균화하여 영교차 시점을 결정할 수 있다(S740).
일 실시예에서, 모터 구동 제어 방법은, 영교차 시점을 이용하여 구동 제어 신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 더 상세히 설명하면, 모터 구동 제어 장치(100)는 영교차 시점을 모터 장치(200)의 상 전환 시점으로 결정하여, 구동 제어 신호를 생성할 수 있다.
도 8에 도시된 S730의 일 실시예에서, 모터 구동 제어 장치(100)는 샘플링 된 역기전력의 파형에서 상호 인접한 두 구간 T1 및 T2를 검출할 수 있다. 모터 구동 제어 장치(100)는 인접한 두 구간의 중간 시점을 영교차 추정 시점으로서 산출할 수 있다. 여기에서, 모터 구동 제어 장치(100)는 복수의 영교차 추정 시점의 평균을 산출하여 영교차 시점을 결정할 수 있다(S740).
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
100 : 모터 구동 장치
110 : 전원 공급부
120 : 구동 신호 생성부
130 : 인버터부
140 : 역기전력 검출부
141, 142 : 로우 패스 필터
143 : 비교기
150 : 제어부
160 : 영교차 산출부
161 : 샘플링기
161-1 : 제1 레지스터
161-2 : 애더
161-3 : 쉬프트 레지스터
162 : 영교차 추정기
163 : 영교차 결정기
200 : 모터 장치

Claims (16)

  1. 모터 장치로부터 발생하는 역기전력을 검출하는 역기전력 검출부;
    상기 역기전력을 샘플링하고, 샘플링 된 역기전력에서 상호 인접한 구간의 역기전력 평균치를 이용하여 영교차 시점(Zero Crossing Point)을 결정하는 영교차 산출부; 및
    상기 영교차 시점을 이용하여, 상기 모터 장치의 구동을 제어하는 제어부; 를 포함하고,
    상기 역기전력은 상기 모터 장치에 대한 구동 제어 신호가 혼합된 신호인 모터 구동 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 역기전력 검출부는
    상기 구동 제어 신호가 혼합된 상기 역기전력에 대하여 소정의 필터링을 수행하지 아니하고 상기 역기전력을 검출하는 모터 구동 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 영교차 산출부는
    상기 구동 제어 신호가 혼합된 상기 역기전력을 디지털 값으로 샘플링하는 샘플링기; 및
    상기 샘플링기에 의하여 샘플링 된 역기전력의 파형에서 상호 인접한 두 구간을 선택하고, 상기 인접한 두 구간의 중간 시점을 영교차 추정 시점으로서 산출하는 영교차 추정기; 를 포함하는 모터 구동 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 영교차 산출부는
    상기 영교차 추정기로부터 상기 영교차 추정 시점을 복수 개 제공받고, 제공받은 상기 복수의 영교차 추정 시점에 대하여 평균을 산출하여 상기 영교차 시점으로 결정하는 영교차 결정기; 를 더 포함하는 모터 구동 제어 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 영교차 추정기는
    상기 상호 인접한 두 구간의 시각, T1 및 T2을 저장하는 제1 레지스터;
    상기 T1 및 T2를 합산하는 애더; 및
    합산된 T1 및 T2의 평균값을 산출하는 제2 레지스터; 를 포함하는 모터 구동 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제2 레지스터는
    저장된 값을 쉬프트하여 상기 평균값을 산출하는 쉬프트 레지스터인 모터 구동 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 영교차 시점에 상기 모터 장치의 상을 전환하도록 제어하여, 상기 모터 장치의 구동을 제어하는 모터 구동 제어 장치.
  9. 구동 제어 신호에 따라 회전 동작을 수행하는 모터 장치; 및
    상기 모터 장치에 상기 구동 제어 신호를 제공하여 상기 모터 장치의 구동을 제어하는 모터 구동 제어 장치를 포함하며,
    상기 모터 구동 제어 장치는 상기 모터 장치로부터 발생하는 역기전력을 샘플링하고 상기 역기전력의 영교차 시점(Zero Crossing Point)을 이용하여 상기 모터 구동 제어 신호를 생성하고,
    상기 역기전력은 상기 모터 장치에 대한 구동 제어 신호가 혼합된 신호인 모터.
  10. 제9항에 있어서, 상기 모터 구동 제어 장치는
    상기 역기전력을 검출하는 역기전력 검출부;
    상기 역기전력을 샘플링하고, 샘플링 된 역기전력에서 상호 인접한 구간의 역기전력 평균치를 이용하여 영교차 시점을 결정하는 영교차 산출부; 및
    상기 영교차 시점을 이용하여, 상기 모터 장치의 구동을 제어하는 제어부; 를 포함하는 모터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 영교차 산출부는
    상기 구동 제어 신호가 혼합된 상기 역기전력에 대하여 소정의 필터링을 수행하지 아니하고 상기 영교차 시점을 결정하는 모터.
  12. 제10항에 있어서, 상기 영교차 산출부는
    상기 구동 제어 신호가 혼합된 상기 역기전력을 디지털 값으로 샘플링하는 샘플링기; 및
    상기 샘플링기에 의하여 샘플링 된 역기전력의 파형에서 상호 인접한 두 구간을 선택하고, 상기 인접한 두 구간의 중간 시점을 영교차 추정 시점으로서 산출하는 영교차 추정기; 를 포함하는 모터.
  13. 제12항에 있어서, 상기 영교차 산출부는
    상기 영교차 추정기로부터 상기 영교차 추정 시점을 복수 개 제공받고, 제공받은 상기 복수의 영교차 추정 시점에 대하여 평균을 산출하여 상기 영교차 시점으로 결정하는 영교차 결정기; 를 더 포함하는 모터.
  14. 모터 장치의 구동을 제어하는 모터 구동 제어 장치에서 수행되는 모터 구동 제어 방법에 있어서,
    상기 모터 장치로부터, 역기전력을 검출하는 단계;
    검출된 상기 역기전력을 샘플링하는 단계; 및
    상기 샘플링 된 역기전력에서 상호 인접한 구간의 역기전력 평균치를 이용하여 영교차 시점(Zero Crossing Point)을 결정하는 단계; 를 포함하고,
    상기 역기전력은 상기 모터 장치에 대한 구동 제어 신호가 혼합된 신호인 모터 구동 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 모터 구동 제어 방법은
    상기 영교차 시점을 상기 모터 장치의 상 전환 시점으로 결정하여, 상기 구동 제어 신호를 생성하는 단계; 를 더 포함하는 모터 구동 제어 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 영교차 시점을 결정하는 단계는
    상기 샘플링 된 역기전력의 파형에서 상호 인접한 두 구간을 선택하는 단계;
    상기 인접한 두 구간의 중간 시점을 영교차 추정 시점으로서 산출하는 단계; 및
    복수의 상기 영교차 추정 시점의 평균을 산출하여 상기 영교차 시점을 결정하는 단계; 를 포함하는 모터 구동 제어 방법.
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