KR20020022947A - Starting method for switched reluctance motor - Google Patents

Abstract

PURPOSE: A starting method for switched reluctance motor is provided to reduce torque ripple by determining on-time by using both the rising signal and falling signal of a sensor, while maintaining a mechanical angle constant even when the operating speed has changed. CONSTITUTION: A starting method comprises a first step of reading a location signal from a location sensor of an N-phase switched reluctance motor; a second step of setting an on-time by using both a rising signal and a falling signal of the location signal read in the first step, and generating on-signals for each phase having the set on-time; and a third step of rotating the motor in accordance with the on-signal for each phase.

Description

에스알엠의 기동 방법{STARTING METHOD FOR SWITCHED RELUCTANCE MOTOR}STARTING METHOD FOR SWITCHED RELUCTANCE MOTOR}

본 발명은 에스알엠(SRM:Switched Reluctance Motor)의 운전에 관한 것으로, 특히 위치 검지 센서의 상승신호(rising signal)와 하강신호(falling signal)를 모두 이용하여, 상의 통전각을 결정하여 운전하도록 한 에스알엠의 기동 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the operation of a switched reluctance motor (SRM), and in particular, by using both a rising signal and a falling signal of a position detection sensor to determine the conduction angle of a phase to operate. It relates to a method of starting SM.

종래 위치 센서를 사용하는 3상 에스알엠(SRM)의 경우, 운전시의 통전각을 결정함에 있어 센서의 상승신호(rising signal)를 기준으로 통전각을 결정한다.In the case of a three-phase SRM using a conventional position sensor, the conduction angle is determined based on a rising signal of the sensor in determining the conduction angle during operation.

즉, 도 1에서와 같이 상승(rising)하는 센서신호가 뜰 때 마다 먼저 일정한 지연시간(DELAY TIME)을 준 후 A상→B상→C상→A상→B상 과 같이 상 신호를 온시킨다. 여기서 상 신호의 통전시간은 온 타임 이후로 일정시간을 통전시키는 방법을 사용한다.That is, as shown in FIG. 1, whenever a rising sensor signal occurs, a predetermined delay time is first given, and then a phase signal is turned on such as A phase B phase C phase A phase B phase. . Here, the energization time of the phase signal uses a method of energizing a predetermined time after the on time.

3상의 에스알엠(SRM)에는 도 2에서와 같이 6/4 구조 또는 12/8 구조 등이 있다.The three phase SRM has a 6/4 structure or a 12/8 structure as shown in FIG. 2.

그러나, 상기에서와 같은 종래기술에서 운전각을 결정하기 위해 센서의 상승신호(rising signal)를 기준으로 하여 온(ON)시간과 오프(OFF)시간을 결정하게 되면, 운전속도가 달라질 경우 오프시간을 정확히 결정할 수 없는 문제점이 있다.However, when the on time and the off time are determined based on the rising signal of the sensor in order to determine the driving angle in the prior art as described above, the off time if the driving speed is different. There is a problem that cannot be determined accurately.

또한, 상기에서 오프시간을 정확히 결정하지 못할 경우 토크리플 저감을 위해서 운전 RPM별 오프시간에 대한 데이터를 가지고 있어야 하는 문제점이 있다.In addition, when the off time is not accurately determined, there is a problem in that the data on the off time for each RPM is required to reduce torque ripple.

따라서 상기에서와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 위치 검지 센서에서 검지한 신호에서 상승신호(rising signal)와 하강신호(falling signal)를 모두 이용하여 상 신호의 통전시간을 결정하도록 한 에스알엠의 기동 방법을 제공함에 있다.Therefore, an object of the present invention for solving the conventional problems as described above to determine the energization time of the phase signal by using both the rising signal (rising signal) and the falling signal (falling signal) in the signal detected by the position detection sensor It is to provide a method of starting a SM.

본 발명의 다른 목적은 운전 속도가 변하더라도 오프되는 기계적인 각도를 일정하게 할 수 있도록 한 에스알엠의 기동 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method of starting an SM to allow a constant mechanical angle to be turned off even when the driving speed is changed.

도 1은 종래 에스알엠(SRM)을 운전시키기 위한 신호 파형도.1 is a signal waveform diagram for driving a conventional SRM (SRM).

도 2는 6/4 구조와 12/8 구조를 갖는 에스알엠의 단면도.2 is a cross-sectional view of an SLM having a 6/4 structure and a 12/8 structure.

도 3은 본 발명 에스알엠(SRM)의 구동회로를 보여주는 구성도.Figure 3 is a block diagram showing a driving circuit of the present invention SM (SRM).

도 4는 도 3에서, 에스알엠을 운전시키기 위한 신호 파형도.4 is a signal waveform diagram for driving an SM in FIG.

도 5는 도 3에서, 각도별 정전 토오크(static torque) 및 인덕턴스 프로파일을 보여주는 파형도.5 is a waveform diagram showing the static torque and inductance profile for each angle in FIG.

***** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ********** Explanation of symbols for the main parts of the drawing *****

C : 직류 링크 캐패시터 D1-D6 : 프리휠 다이오드C: DC link capacitor D1-D6: freewheel diode

Q1-Q6 : 스위칭 소자 Rd : 전류 검지 저항Q1-Q6: switching element Rd: current detection resistor

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 한 개의 위치 검지 센서를 사용하는 N상의 에스알엠에 있어서, 상기 위치 검지 센서로부터 위치 검지 신호를 읽어들이는 단계와, 상기에서 읽어들인 위치 검지 신호의 상승신호와 하강신호를 이용하여 온 타임을 설정하고, 그 온 타임을 갖는 각 상의 온 신호를 발생시키는 단계와, 상기 각 상의 온 신호에 의해 모터를 회전시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an N phase SLM using one position detection sensor, the method comprising: reading a position detection signal from the position detection sensor, and a rising signal of the position detection signal read above; An on time is set using the falling signal, and an on signal of each phase having the on time is generated, and the motor is rotated by the on signal of each phase.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings in detail as follows.

본 발명 에스알엠의 기동 방법은, 한 개의 위치 검지 센서를 사용하는 N상의 에스알엠에 있어서, 상기 위치 검지 센서로부터 위치 검지 신호를 읽어들이는 단계와, 상기 위치 검지 신호의 상승신호와 하강신호를 이용하여 온 타임을 설정하는 단계와, 상기에서 설정된 온 타임을 갖는 각 상의 온 신호를 발생시키는 단계와, 상기 각 상의 온 신호에 의해 모터를 회전시키는 단계로 이루어진다.According to the present invention, there is provided a method of starting an RM, in which an N phase RM using one position detection sensor, reading a position detection signal from the position detection sensor, and generating a rising signal and a falling signal of the position detection signal. Setting an on time using the controller, generating an on signal of each phase having the set on time, and rotating the motor by the on signal of each phase.

상기에서, 각 상의 온신호는 위치 검지 신호의 상승신호부터 그 다음 위치검지 신호의 하강신호까지 온시켜 주도록 한다.In the above, the on signal of each phase is turned on from the rising signal of the position detection signal to the falling signal of the next position detection signal.

또한, 상기에서 위치 검지 신호의 상승신호는 인덕턴스가 가장 낮은 지점 또는 그 전후의 전기각으로 10도 이내로 발생하도록 하고, 위치 검지 신호의 하강신호는 스태틱 토오크가 감소하기 시작하는 부분과 스태틱 토오크가 0인 사이에서 발생하도록 한다.In addition, the rising signal of the position detection signal is generated within 10 degrees at the point of inductance or the electric angle before and after the lowest, and the falling signal of the position detection signal is the portion where the static torque starts to decrease and the static torque is 0. Occurs between phosphorus.

상기에서, 각 상의 온신호는 온 타임(ON TIME) 동안 PWM신호 또는 싱글 펄스(single pulse)로 발생하도록 한다.In the above, the on signal of each phase is generated as a PWM signal or a single pulse during the ON TIME.

상기 각 단계로 이루어진 방법을 수행하기 위한 본 발명 에스알엠의 구동회로는, 도 3에 도시한 바와 같이, 한 개의 센서를 사용하는 N상의 에스알엠(SRM)에 있어서, 입력되는 전원을 평활시켜 얻어지는 직류전압을 모터측으로 공급하는 직류 링크 캐패시터(C)와, N상의 수 만큼 각각 연결되는 N개의 모터 권선(La,Lb,Lc)과, 상기 모터 권선(La,Lb,Lc)의 상단부와 하단부에 각각 직렬로 연결된 상,하위 스위칭소자(Q1,Q3,Q5)(Q2,Q4,Q6)와, 상기 상위 스위칭소자(Q1,Q3,Q5)의 에미터와 -전원단자에 각각 연결되는 프리휠 다이오드(D1,D3,D5)와, 상기 하위 스위칭소자(Q2,Q4,Q6)의 콜렉터와 +전원단자에 각각 연결되는 프리휠 다이오드(D2,D4,D6)와, 상기 하위 스위칭소자(Q2,Q4,Q6)의 에미터와 연결되는 전류 검지 저항(Rd)로 구성한다.As shown in FIG. 3, the driving circuit of the present invention for performing the method consisting of the above steps is obtained by smoothing the input power in the N phase SRM using one sensor. DC link capacitors (C) for supplying a DC voltage to the motor side, N motor windings (La, Lb, Lc) respectively connected by the number of N phases, and upper and lower ends of the motor windings (La, Lb, and Lc). Each of the upper and lower switching elements Q1, Q3 and Q5 (Q2, Q4 and Q6) connected in series and the freewheel diode connected to the emitter and the power supply terminal of the upper switching elements Q1, Q3 and Q5, respectively ( D1, D3 and D5, freewheel diodes D2, D4 and D6 connected to the collector and + power supply terminals of the lower switching elements Q2, Q4 and Q6, and the lower switching elements Q2, Q4 and Q6, respectively. It consists of a current detection resistor (Rd) connected to the emitter of).

이와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effect of the present invention configured as described in detail as follows.

에스알엠(SRM)은 일반적으로 돌극을 가지는 회전자와 고정자로 이루어져 있고, 전류를 상에 인가하였을 때 인덕턴스가 증가하는 방향으로 생기는 릴럭턴스 토크에 의해 회전한다.SRM (SRM) is generally composed of a rotor and a stator having a salient pole, and rotates by reluctance torque generated in the direction of increasing inductance when the current is applied to the phase.

고정자에 감긴 권선은 상 별로 직렬로 연결되어 있다.The windings wound on the stator are connected in series with each phase.

에스알엠(SRM)은 운전을 위해서 위치 검지 센서를 필요로 하며, 본 발명에서는 하나의 위치 검지 센서를 사용한다.SRM requires a position detection sensor for driving, and in the present invention, one position detection sensor is used.

상기 위치 검지 센서는 회전자의 위치를 검출하고, 그 검출한 회전자의 위치 검지 신호를 미도시된 마이크로 프로세서로 전달한다.The position detection sensor detects the position of the rotor and transmits the detected position detection signal of the rotor to a microprocessor not shown.

그러면 상기 마이크로 프로세서는 위치 검지 센서의 위치 검지 신호중 상승신호(rising signal)로부터 다음 위치 검지 신호의 하강신호(falling signal)까지를 온 타임(ON TIME)으로 설정하고, 이 설정된 온 타임을 갖는 상의 온신호를 생성한다.Then, the microprocessor sets the ON signal from the rising signal of the position detection signal of the position detection sensor to the falling signal of the next position detection signal, and turns on the image having the set on time. Generate a signal.

즉, 도 4에서와 같은 센서의 위치 검지 신호가 입력되면 마이크로 프로세서는 먼저 입력되는 위치 검지 신호의 상승신호(rising signal)부터 다음으로 입력되는 위치 검지 신호의 하강신호(falling signal)까지를 온 타임을 갖는 A상의 온신호를 생성하여 도 3에 도시한 A상의 상,하위 스위칭소자(Q1,Q2)로 각각 공급한다.That is, when the position detection signal of the sensor as shown in FIG. 4 is input, the microprocessor turns on the time from the rising signal of the first position detection signal to the falling signal of the next position detection signal. An on-phase signal of A phase is generated and supplied to the upper and lower switching elements Q1 and Q2 of A phase shown in FIG.

이에 상기 A상의 상,하위 스위칭소자(Q1,Q2)가 동시에 턴온된다.Accordingly, the upper and lower switching elements Q1 and Q2 of the A phase are turned on at the same time.

상기 A상의 상,하위 스위칭소자(Q1,Q2)가 턴온됨에 따라 모터 권선(La)으로 전류가 흐르게 되고, 이에 따라 A상의 모터 권선(La)에 전기를 유기시킬 수 있게 된다.As the upper and lower switching elements Q1 and Q2 of the A phase are turned on, a current flows in the motor winding La, thereby inducing electricity to the motor winding La of the A phase.

이렇게 A상의 모터 권선(La)에 전류가 흐르는 상태에서 마이크로 프로세서로위치 검지 센서의 두번째 위치 검지 신호가 입력되면, 그 위치 검지 신호의 상승 구간부터 다음(세 번째) 위치 검지 신호의 하강신호까지를 온 타임으로 설정하여 생성되는 B상의 온 신호를 도 3에 도시한 B상의 상,하위 스위칭소자(Q3,Q4)로 각각 공급한다.When the second position detection signal of the position detection sensor is input to the microprocessor while the current flows in the motor winding La of the phase A, the rising edge of the position detection signal and the falling signal of the next (third) position detection signal are The on-phase B signal generated by setting the on time is supplied to the upper and lower switching elements Q3 and Q4 of the B phase shown in FIG. 3, respectively.

따라서 상기 B상의 상,하위 스위칭소자(Q3,Q4)가 동시에 턴온된다.Therefore, the upper and lower switching elements Q3 and Q4 of the B phase are turned on at the same time.

상기 B상의 상,하위 스위칭소자(Q3,Q4)가 턴온됨에 따라 모터 권선(Lb)으로 전류가 흐르게 되고, 이에 따라 B상의 모터 권선(Lb)에 전기를 유기시킬 수 있게 된다.As the upper and lower switching elements Q3 and Q4 of the B phase are turned on, current flows to the motor winding Lb, thereby allowing electricity to be induced into the B motor winding Lb.

이와 같이 A상과 B상의 모터 권선(La)(Lb)에 모두 전류가 흐르다가 A상의 온 타임이 경과하여 A상의 상,하위 스위칭소자(Q1)(Q2)는 각각 오프상태가 된다.As described above, current flows in both the motor windings La and Lb of the phase A and phase B, and the on time of the phase A elapses, so that the phase switching devices Q1 and Q2 of the phase A are turned off.

상기 상,하위 스위칭소자(Q1)(Q2)가 오프되면, A상의 모터 권선(La)에 유기된 전류는 프리휠 다이오드(D2)→ 직류 링크 캐패시터(C) → 프리휠 다이오드(D1), 모터권선(La)에 의해 제거되면서 모터는 원할하게 회전하게 된다.When the upper and lower switching elements Q1 and Q2 are turned off, the current induced in the motor winding La of the A phase is freewheel diode D2 → DC link capacitor C → freewheel diode D1 and the motor winding ( Removed by La), the motor rotates smoothly.

다시 B상의 모터권선(Lb)으로 전류가 흐르는 상태에서 위치 검지 센서의 세번째 위치 검지 신호중 상승 구간이 시작되면 마이크로 프로세서는 C상의 상,하위 스위칭소자(Q5)(Q6)로 온 타임을 생성하여 출력시킴으로써 각각 턴온시킨다.When the rising section of the third position detection signal of the position detection sensor starts while the current flows to the motor winding Lb of the phase B, the microprocessor generates on-time by outputting the upper and lower switching elements Q5 and Q6 of the C phase. Turn on each.

이에 따라 C상의 모터 권선(Lc)에 전기를 유기시킬 수 있게 된다.Accordingly, electricity can be induced in the motor winding Lc of the C phase.

상기 B상과 C상의 모터 권선(Lb)(Lc)에 동시에 전류가 흘러 동작하다가, B상의 온 타임이 경과하여 B상의 상,하위 스위칭소자(Q3)(Q4)는 각각 오프상태가 된다.The current flows and operates simultaneously in the motor windings Lb and Lc of the B and C phases, and the on and off switching elements Q3 and Q4 of the B phases are turned off, respectively.

상기 상,하위 스위칭소자(Q3)(Q4)가 오프되면, B상의 모터 권선(Lb)에 유기된 전류는 프리휠 다이오드(D4)→ 직류 링크 캐패시터(C) → 프리휠 다이오드(D3), 모터권선(Lb)에 의해 제거되면서 모터는 원할하게 회전하게 된다.When the upper and lower switching elements Q3 and Q4 are turned off, the current induced in the motor winding Lb of the B phase is freewheel diode D4 → DC link capacitor C → freewheel diode D3 and the motor winding ( Removed by Lb), the motor rotates smoothly.

그리고 C상의 경우도 앞에서 설명한 과정을 반복하게 되고, 이에 따라 에스알엠(SRM)은 회전하게 된다.In the case of phase C, the above-described process is repeated, and thus the SRM is rotated.

상기에서 온 타임(ON TIME) 동안 생성되는 각 상의 온 신호는 PWM신호로 내보내거나 싱글 펄스(SINGLE PULSE)로 보내어 속도를 조절한다. 가령 최대 속력을 낼 경우에는 온 타임동안 싱글 펄스를 내보내고, 낮은 속도의 경우 PWM의 신호를 조절하여 속도를 조정한다.The ON signal of each phase generated during the ON TIME is sent as a PWM signal or sent as a single pulse to adjust the speed. For example, at maximum speed, a single pulse is emitted during on time, and at low speed, the speed is adjusted by adjusting the PWM signal.

이상에서와 같은 동작을 하게 되면 도 4에서 보듯이 위치 검지 센서의 위치 검지 신호가 하이상태인 경우에는 앞에 있는 상 신호와 겹치는 것을 볼 수 있는데, 그 겹치는 구간에서는 두 상에서 동시에 펄스를 내고 있는 구간이 된다.As shown in FIG. 4, when the position detection signal of the position detection sensor is in a high state, as shown in FIG. 4, it can be seen that the phase signal overlaps with the preceding phase signal. do.

상기 위치 검지 센서의 신호 위치 결정은 토크를 가장 많이 발생시키고, 토크 리플을 줄일 수 있는 각도로 결정된다.The signal positioning of the position detection sensor is determined at an angle that generates the most torque and can reduce the torque ripple.

12/8 구조를 갖는 3상 에스알엠의 경우, 센서에서 발생되는 위치 검지 신호는 기계각으로 15도마다 발생하고, 그 위치 검지 신호가 발생할 때 마다 온되는 상은 A상→B상→C상→A상의 순서로 바뀐다. 즉, 변환되는 각이 15도가 된다.In the case of 3-phase RM having a 12/8 structure, the position detection signal generated by the sensor is generated every 15 degrees by the machine angle, and the phase that is turned on every time the position detection signal is generated is A phase → B phase → C phase → The order of phase A changes. That is, the angle to be converted is 15 degrees.

도 5는 각도별 정전 토오크(static torqye) 및 인덕턴스 프로파일을 보여주는 것으로, 이러한 프로파일은 15도마다 각 상에 대해서 반복된다.FIG. 5 shows the static torqye and inductance profiles for each angle, which profile is repeated for each phase every 15 degrees.

그리고 도 5에서 위치 검지 센서의 위치 검지 신호중 상승신호(risingsignal)는 인덕턴스가 가장 낮은 지점 또는 그 전후의 전기각으로 10도 이내로 발생시키도록 하고, 하강 신호(falling signal)은 스태틱 토오크가 감소하는 부근으로 결정한다. 이 스태틱 토오크가 감소하는 각도보다 뒤에서 온 타임이 오프되면 감소하는 전류가 반대 방향의 토오크가 발생하는 부분까지 걸치게 되어, 반대 방향의 토오크가 발생하게 되고, 너무 빨리 온 타임을 오프시키게 되면 앞 상과의 겹치는 부분이 작아져서 결과적으로 토크 리플이 커지게 된다.In FIG. 5, the rising signal among the position detection signals of the position detection sensor is generated within 10 degrees at the point where the inductance is lowest or before and after the falling signal, and the falling signal is in the vicinity of the decrease of the static torque. Decide on If the on-time is turned off after the angle at which the static torque decreases, the decreasing current will reach the part where the torque in the opposite direction occurs, and the torque in the opposite direction will occur. The overlapping portion with each other becomes smaller, resulting in a larger torque ripple.

따라서 가장 적당한 각은 토오크가 감소하고 있는 부분이다.Therefore, the most suitable angle is the part where the torque is decreasing.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 한 개의 위치 검지 센서를 사용하는 에스알엠에 있어서, 센서의 위치 검지 신호중 상승신호와 하강신호를 모두 이용하여 온 타임을 결정하여 토크 리플을 줄이고, 운전 속도가 변하더라도 오프되는 기계적인 각도를 일정하게 할 수 있도록 한 효과가 있다.As described in detail above, the present invention, in the SM using one position detection sensor, determines the on time by using both the rising signal and the falling signal of the position detection signal of the sensor to reduce the torque ripple, the operation speed is changed Even if the mechanical angle that is off is to be made constant.

Claims (6)

한 개의 위치 검지 센서를 사용하는 N상의 에스알엠에 있어서, 상기 위치 검지 센서로부터 위치 검지 신호를 읽어들이는 단계와, 상기에서 읽어들인 위치 검지 신호의 상승신호와 하강신호를 이용하여 온 타임을 설정하고, 그 온 타임을 갖는 각 상의 온 신호를 발생시키는 단계와, 상기 각 상의 온 신호에 의해 모터를 회전시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 에스알엠의 기동 방법.In the N phase SM using one position detection sensor, reading the position detection signal from the position detection sensor, and setting the on time using the rising signal and the falling signal of the position detection signal read above. And generating an on signal of each phase having the on time, and rotating the motor by the on signal of each phase. 제1항에 있어서, 각 상의 온신호는 위치 검지 신호의 상승신호부터 그 다음 위치 검지 신호의 하강신호까지 온시켜 주도록 한 것을 특징으로 하는 에스알엠의 기동 방법.The method of claim 1, wherein the on signal of each phase is turned on from the rising signal of the position detection signal to the falling signal of the next position detection signal. 제1항에 있어서, 위치 검지 신호의 상승신호는 인덕턴스가 가장 낮은 지점 또는 그 전후의 전기각으로 10도 이내로 발생하도록 한 것을 특징으로 하는 에스알엠의 기동 방법.The method of claim 1, wherein the rising signal of the position detection signal is generated within 10 degrees at an electric angle before or after the lowest inductance. 제1항에 있어서, 위치 검지 신호의 하강신호는 스태틱 토오크가 감소하기 시작하는 부분과 스태틱 토오크가 0인 사이에서 발생하도록 한 것을 특징으로 하는 에스알엠의 기동 방법.The method of claim 1, wherein the falling signal of the position detection signal is generated between the portion where the static torque starts to decrease and the static torque is zero. 제1항에 있어서, 각 상의 온신호는 온 타임(ON TIME) 동안 PWM신호로 발생하도록 한 것을 특징으로 하는 에스알엠의 기동 방법.The method of claim 1, wherein the ON signal of each phase is generated as a PWM signal during an ON TIME. 제1항에 있어서, 각 상의 온신호는 온 타임 동안 싱글 펄스(single pulse)로 발생하도록 한 것을 특징으로 하는 에스알엠의 기동 방법.The method of claim 1, wherein the on signal of each phase is generated as a single pulse during the on time.