KR20060009198A - Bldc motor speed controlling apparatus and its method - Google Patents

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KR20060009198A
KR20060009198A KR1020040056706A KR20040056706A KR20060009198A KR 20060009198 A KR20060009198 A KR 20060009198A KR 1020040056706 A KR1020040056706 A KR 1020040056706A KR 20040056706 A KR20040056706 A KR 20040056706A KR 20060009198 A KR20060009198 A KR 20060009198A
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coordinate system
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KR1020040056706A
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김태훈
이승훈
황근배
김경훈
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 무정류자 모터의 속도 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 부하에 따른 속도에 따라 속도지령치와 속도추정치를 처리하여 약계자 제어를 수행하는 무정류자 모터의 속도 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a speed control apparatus and a method of a non-commutator motor, and more particularly, to a speed control apparatus and a method of a non-commutator motor for performing a field weakening control by processing a speed command value and a speed estimation value according to a speed according to a load.

본 발명인 무정류자 모터의 속도 제어 장치는 모터에 공급되는 고정좌표계의 상전류를 회전자의 위치에 따라 회전좌표계의 자속분 전류와 토오크분 전류로 좌표변환하는 좌표변환수단과, 상기 회전좌표계의 자속분 전류와 토오크분 전류를 입력받아 회전좌표계의 인덕턴스에 따른 모터의 속도추정치와, 상기 회전자의 위치를 추정하는 위치 및 속도 추정수단과, 외부로부터 입력되는 속도지령치와 상기 속도추정치를 처리하여 회전좌표계의 전류지령치를 발생하는 속도제어수단 및, 상기 속도추정치에 따라 상기 속도제어수단으로 하여금 정토오크 제어 또는 약계자 제어를 수행하도록 하는 처리수단으로 이루어진다.
The speed control device of the non-commutator motor of the present invention is a coordinate conversion means for converting the phase current of the fixed coordinate system supplied to the motor to the magnetic flux current and the torque current of the rotary coordinate system according to the position of the rotor, and the magnetic flux component of the rotary coordinate system The speed estimate value of the motor according to the inductance of the rotary coordinate system, the position and speed estimation means for estimating the position of the rotor, the speed command value input from the outside and the speed estimate value are processed by receiving the current and the torque-minute current. And a speed control means for generating a current command value, and processing means for causing the speed control means to perform constant torque control or field weakening control in accordance with the speed estimate value.

Description

무정류자 모터의 속도 제어 장치 및 방법{BLDC MOTOR SPEED CONTROLLING APPARATUS AND ITS METHOD} BLDC MOTOR SPEED CONTROLLING APPARATUS AND ITS METHOD}             

도 1은 종래 기술에 따른 무정류자 모터의 속도 제어 장치의 구성도이다. 1 is a block diagram of a speed control apparatus for a non-commutator motor according to the prior art.

도 2는 도 1의 약계자 제어부에서 이용되는 전류 지령 프로파일이다. FIG. 2 is a current command profile used in the field weakening controller of FIG. 1.

도 3은 본 발명에 따른 무정류자 모터의 속도 제어 장치의 제1 실시예의 구성도이다. 3 is a configuration diagram of a first embodiment of a speed control device for a non-commutator motor according to the present invention.

도 4a 및 4b는 도 3의 속도 제어 장치의 작동예이다. 4A and 4B are examples of the operation of the speed control device of FIG.

도 5a 및 5b는 본 발명에 따른 무정류자 모터의 속도 제어 장치의 제2 실시예의 일부 구성도 및 작동예이다. 5A and 5B are some configuration diagrams and an operation example of the second embodiment of the speed control apparatus of the non-commutator motor according to the present invention.

도 6a 및 6b는 종래 기술에 따른 속도 제어 장치의 상전류의 파형과 본 발명에 따른 속도 제어 장치의 상전류의 파형이다. 6A and 6B are waveforms of the phase current of the speed control device according to the prior art and of the phase current of the speed control device according to the present invention.

도 7은 종래 기술에 따른 무정류자 모터와 본 발명에 따른 무정류자 모터의 발생 소음 그래프이다.
7 is a noise generation graph of the non-commutator motor according to the prior art and the non-commutator motor according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

30: 속도 제어 장치 31: 모터 30: speed control device 31: motor                 

32, 33: 전류 검출부 34: 좌표변환부32, 33: current detection unit 34: coordinate conversion unit

35: 위치 및 속도 추정부 36: 속도 제어부35: position and speed estimation unit 36: speed control unit

37: 처리부 38: 전류 제어부37: processor 38: current controller

39: 전압 제어부 40: 인버터부
39: voltage control section 40: inverter section

본 발명은 무정류자 모터의 속도 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 부하에 따른 속도에 따라 속도지령치와 속도추정치를 처리하여 약계자 제어를 수행하는 무정류자 모터의 속도 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a speed control apparatus and a method of a non-commutator motor, and more particularly, to a speed control apparatus and a method of a non-commutator motor for performing a field weakening control by processing a speed command value and a speed estimation value according to a speed according to a load.

일반적으로 유도 모터의 동작시에는 회전 속도에 따라 역기전압이 발생되며, 이러한 역기전압이 회전 속도에 따라 비례적으로 증가되어서 모터에 인가되는 구동 전압보다 커지는 일이 발생되기 때문에 이를 방지하기 위하여 자속을 회전속도에 반비례하도록 감소시키는 약계자 제어를 하게 된다. 즉, 모터의 회전 속도에 따라 자속이 반비례 감소됨으로써 토오크를 감소시키고, 이로 인해 역기전압이 구동 전압보다 커지는 것을 방지하게 되는 것이다. In general, when the induction motor is operated, a counter electromotive voltage is generated according to the rotational speed, and the counter electromotive voltage is increased proportionally according to the rotational speed so that a greater than the driving voltage applied to the motor occurs. Weak field control is made to decrease in inverse proportion to the rotation speed. In other words, the magnetic flux decreases in inverse proportion to the rotational speed of the motor, thereby reducing the torque, thereby preventing the counter voltage from becoming larger than the driving voltage.

그러나, 자속을 회전 속도에 반비례하도록 감소시키게 되면 고속 영역에서 구동 토오크의 손실이 너무 크기 때문에 고속 영역에서 구동 토오크를 최대한 사용할 수 있도록 약계자 영역을 제어하게 된다. However, if the magnetic flux is reduced in inverse proportion to the rotational speed, the loss of the driving torque in the high speed region is so large that the field weakening region is controlled to maximize the use of the driving torque in the high speed region.                         

도 1은 종래 기술에 따른 무정류자 모터의 속도 제어 장치의 구성도이다. 1 is a block diagram of a speed control apparatus for a non-commutator motor according to the prior art.

도 1에 도시된 바와 같이, 속도 제어 장치(10)는 고정자(미도시)와 회전자(미도시)로 구비되어 인버터부(19)에서 제공되는 각 상의 전압, 전류에 의해 회전하는 모터(11)와, 모터(11)의 고정자에 공급되는 고정좌표계의 A상 및 C사의 전류(ias,ics)를 각각 검출하는 전류검출소자(12, 13)와, 위치 및 속도 추정부(15)로부터 회전자의 위치(θ)를 입력받아, 회전자의 위치(θ)에 따라 검출된 고정좌표계의 A상 및 C상의 전류(ias,ics)를 회전좌표계의 자속분 전류(ids)와 이 전류(i ds)의 위상각보다 90도 뒤진 회전좌표계의 토오크분 전류(iqs)로 좌표변환하는 좌표변환부(14)와, 회전좌표계의 자속분 전류(ids)과 토오크분 전류(iqs)를 입력받아 회전좌표계의 인덕턴스에 따른 모터의 속도추정치(ωe)와, 회전자의 위치(θ)를 추정하는 위치 및 속도 추정부(15)와, 입력단자(미도시)로부터 입력되는 속도지령치(ω*)와 속정추정치(ωe)에 따라 회전좌표계의 토오크분 전류지령치(iqs*)를 발생하는 속도제어부(16)와, 속도 추정치(ωe)를 입력받아 기저장된 전류지령 프로파일에 따라 회전좌표계의 자속분 전류지령치(ids*)를 발생하는 약계자 제어부(17)와, 속도제어부(16)로부터 회전좌표계의 토오크분 전류지령치(iqs*)와 약계자 제어부(17)로부터 회전좌표계의 자속분 전류지령치(ids*) 및 회전좌표계의 자속분 전류(ids)와 토오크분 전류(iqs)를 입력받아 각각 토오크분 전압지령치(vqs*)와 자속분 전압지령치(vds *)로 변환 하는 전류제어부(18)와, 토오크분 전압지령치(vqs*)와 자속분 전압지령치(vds*)와, 회전자의 위치(θ)를 입력받아 3상 전압지령치(vas, vbs, vcs)로 변환하는 전압발생부(19)와, 3상 전압지령치(vas, vbs, vcs)에 따라 모터(11)의 고정자에 3상 전류를 인가하기 위한 PWM시간으로 변환하여 구동시키는 인버터부(20)로 이루어진다. As shown in FIG. 1, the speed control device 10 includes a stator (not shown) and a rotor (not shown) to rotate by a voltage and a current of each phase provided by the inverter unit 19. ), Current detecting elements 12 and 13 for detecting currents i as and i cs of phase A and C of the fixed coordinate system supplied to the stator of the motor 11, and the position and speed estimating unit 15, respectively. The position (θ) of the rotor is inputted from the rotor, and the currents (A as and i cs ) of the fixed coordinate system (i as and i cs ) detected according to the position (θ) of the rotor are converted to the magnetic flux component current (i ds ) And a coordinate converting unit 14 for transforming the torque component current i qs of the rotational coordinate system 90 degrees behind the phase angle of this current i ds , and the magnetic flux current i ds and the torque component current of the rotational coordinate system. (i qs) to receives the input position and speed estimation unit 15 for estimating the position (θ) of the speed estimate (ω e) of the motor, the rotor according to the rotation coordinate system inductance, an input terminal And a speed control unit 16 for generating a torque minute current command value (i qs *) of a rotating coordinate system in accordance with the speed command value (ω *) and sokjeong estimate (ω e) received from the (not shown), the speed estimate (ω e) The weak field controller 17 generates the magnetic flux current command value i ds * of the rotary coordinate system according to the pre-stored current command profile, and the torque current command value i qs * of the rotary coordinate system from the speed controller 16. ) And the magnetic field current command value (i ds *) of the rotating coordinate system, the magnetic flux current (i ds ) and the torque current (i qs ) of the rotary coordinate system from the field weakening controller 17, respectively. qs *) and the current control unit 18 converts the magnetic flux voltage command value (v ds *), the torque voltage command value (v qs *), the magnetic flux voltage command value (v ds *), and the position of the rotor (θ). ) And the voltage generator 19 converting the three-phase voltage command value (v as , v bs , v cs ) into a three-phase voltage command value (v as , v bs , v) cs ), the inverter unit 20 converts and drives the PWM time for applying a three-phase current to the stator of the motor 11.

자세하게는, 약계자 제어부(17)는 모터가 고속회전으로 인하여 모터로 인가되는 인가전압이 부족할 때, 약계자 영역에서의 제어를 위해 기저장된 전류지령 프로파일을 기준으로 하여, 속도추정치(ωe)에 비례하는 D축 전류인 자속분 전류지령치(ids*)를 음의 값으로 하여 전류제어부(18)로 출력한다. In detail, the field weakening controller 17 may estimate the speed ω e based on a pre-stored current command profile for control in the field weakening area when the applied voltage applied to the motor is insufficient due to the high speed rotation of the motor. A magnetic flux current command value i ds *, which is a D-axis current proportional to, is output as a negative value to the current control unit 18.

도 2는 도 1의 약계자 제어부에서 이용되는 전류 지령 프로파일이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 기저장된 전류 지령 프로파일은 속도추정치(ωe)가 소정의 속도(ωp) 이상이 될 때 음의 값으로 증가되고 있다.FIG. 2 is a current command profile used in the field weakening controller of FIG. 1. As shown in FIG. 2, the pre-stored current command profile is increased to a negative value when the speed estimation value ω e is greater than or equal to the predetermined speed ω p .

이러한 속도(ωp)를 포함한 전류 진령 프로파일은 모터의 파라미터에 기초한 프로파일이므로 온도 등의 조건에 의해 파라미터가 변할 경우에, 또한 현재 부하의 상태에 대한 고려 없이 일정한 부하(예를 들면, 풀부하)에 최적화된 프로파일(고정 형태의 프로파일)이므로 부하 상태가 변화되는 경우(무부하, 부분 부하)에, 종래 기술에 따른 속도 제어 장치는 최적의 전류를 모터에 인가할 수 없으므로, 과전류 주입 등에 의한 소비전력의 상승 및 고속 회전시에 모터의 전자기소음을 유발하는 문제점이 있다. Since the current kinetic profile including the speed ω p is a profile based on the parameters of the motor, a constant load (for example, full load) when the parameter changes due to conditions such as temperature and also does not consider the current load state Since the speed control device according to the prior art cannot apply the optimal current to the motor when the load state is changed (no load, partial load) because the profile is optimized (fixed profile), power consumption by overcurrent injection, etc. There is a problem of causing electromagnetic noise of the motor at the time of rising and high speed rotation.

이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 고정 형태의 프로파일을 사용함이 없이, 부하의 상태에 따른 속도에 따라 속도지령치와 속도추정치를 처리하여 약계자 제어를 수행하는 무정류자 모터의 속도 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the problems of the prior art, the present invention does not use a fixed profile, the speed control of the non-commutator motor to perform the field weakening control by processing the speed command value and the speed estimate value according to the speed according to the state of the load It is an object to provide an apparatus and method.

또한, 본 발명은 최적의 전류를 D축으로 인가되도록 하여 전류 소모를 감소시킴으로써, 전력 소모의 절감 및 소음의 저감을 제공하는 무정류자 모터의 속도 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
It is also an object of the present invention to provide an apparatus and method for controlling the speed of a non-commutator motor that provides an optimal current to the D-axis to reduce current consumption, thereby reducing power consumption and noise.

본 발명인 무정류자 모터의 속도 제어 장치는 모터에 공급되는 고정좌표계의 상전류를 회전자의 위치에 따라 회전좌표계의 자속분 전류와 토오크분 전류로 좌표변환하는 좌표변환수단과, 상기 회전좌표계의 자속분 전류와 토오크분 전류를 입력받아 회전좌표계의 인덕턴스에 따른 모터의 속도추정치와, 상기 회전자의 위치를 추정하는 위치 및 속도 추정수단과, 외부로부터 입력되는 속도지령치와 상기 속도추정치를 처리하여 회전좌표계의 전류지령치를 발생하는 속도제어수단 및, 상기 속도추정치에 따라 상기 속도제어수단으로 하여금 정토오크 제어 또는 약계자 제어를 수행하도록 하는 처리수단으로 이루어진다. The speed control device of the non-commutator motor of the present invention is a coordinate conversion means for converting the phase current of the fixed coordinate system supplied to the motor to the magnetic flux current and the torque current of the rotary coordinate system according to the position of the rotor, and the magnetic flux component of the rotary coordinate system The speed estimate value of the motor according to the inductance of the rotary coordinate system, the position and speed estimation means for estimating the position of the rotor, the speed command value input from the outside and the speed estimate value are processed by receiving the current and the torque-minute current. And a speed control means for generating a current command value, and processing means for causing the speed control means to perform constant torque control or field weakening control in accordance with the speed estimate value.

이때, 상기 속도추정치가 약계자 제어 속도 미만이면, 상기 처리수단은 상기 속도제어수단으로 하여금 토오크분 전류지령치를 발생하도록 하고, 상기 자속분 전 류지령치는 0으로 유지시킴으로써 정토오크 제어를 수행하는 것이 바람직하다. At this time, if the speed estimation value is less than the field weakening control speed, the processing means causes the speed control means to generate the torque-minute current command value, and to carry out the constant torque control by maintaining the flux-current command value at zero. desirable.

또한, 상기 속도추정치가 약계자 제어 속도 이상이면, 상기 처리수단은 상기 속도제어수단으로 하여금 자속분 전류지령치를 발생하도록 하고, 상기 토오크분 전류지령치를 최대 토오크분 전류지령치로 유지시킴으로써 약계자 제어를 수행하는 것이 바람직하다. If the speed estimation value is equal to or greater than the field weakening control speed, the processing means causes the speed control means to generate a magnetic flux current command value and maintain the torque current command value at the maximum torque current command value. It is preferable to carry out.

또한, 상기 자속분 전류지령치는 음의 값인 것이 바람직하다. Further, the magnetic flux current command value is preferably a negative value.

또한, 본 발명인 무정류자 모터의 속도 제어 장치는 모터에 공급되는 고정좌표계의 상전류를 회전자의 위치에 따라 회전좌표계의 자속분 전류와 토오크분 전류로 좌표변환하는 좌표변환수단과, 상기 회전좌표계의 자속분 전류와 토오크분 전류를 입력받아 회전좌표계의 인덕턴스에 따른 모터의 속도추정치와, 상기 회전자의 위치를 추정하는 위치 및 속도 추정수단과, 상기 속도추정치에 따라 외부로부터 입력되는 속도지령치와 상기 속도추정치를 처리하여 회전좌표계의 토오크분 전류지령치를 발생하는 제1속도제어수단 및, 상기 속도추정치에 따라 상기 속도지령치와 상기 속도추정치를 처리하여 회전좌표계의 자속분 전류지령치를 발생하는 제2속도제어수단으로 이루어진다.In addition, the speed control device of the non-commutator motor of the present invention is a coordinate conversion means for converting the phase current of the fixed coordinate system supplied to the motor to the magnetic flux current and the torque current of the rotary coordinate system according to the position of the rotor, and the rotation coordinate system The speed estimation value of the motor according to the inductance of the rotational coordinate system based on the flux current and the torque current, the position and speed estimation means for estimating the position of the rotor, the speed command value input from the outside according to the speed estimation value, and the A first speed control means for processing a torque estimate value to generate a torque component current command value and a second speed for processing the speed command value and the speed estimate value according to the speed estimate value to generate a magnetic flux component current command value of the rotary coordinate system; Control means.

또한, 본 발명인 무정류자 모터의 속도 제어 방법은 모터에 공급되는 고정좌표계의 상전류를 검출하는 단계와, 모터 회전자의 위치에 따라 검출된 고정좌표계의 상전류를 회전좌표계의 자속분 전류와 토오크분 전류로 좌표변환하는 단계와, 상기 회전좌표계의 자속분 전류와 토오크분 전류에 따라 회전좌표계의 인덕턴스에 따른 모터의 속도추정치와, 상기 회전자의 위치를 추정하는 단계와, In addition, the method of controlling the speed of a non-commutator motor of the present invention includes detecting phase current of a fixed coordinate system supplied to the motor, and comparing the detected phase current of the fixed coordinate system according to the position of the motor rotor with the magnetic flux current and the torque current of the rotary coordinate system. Estimating the speed of the motor according to the inductance of the rotational coordinate system according to the magnetic flux current and the torque current of the rotational coordinate system, and estimating the position of the rotor;                     

상기 속도추정치에 따라 외부로부터 입력된 속도지령치와 상기 속도추정치를 처리하여 회전좌표계의 토오크분 전류지령치 및 자속분 전류지령치 중의 하나를 발생하는 단계 및, 나머지 전류지령치를 고정값으로 유지하는 단계를 포함한다. Processing one of the speed command value and the speed estimate value input from the outside according to the speed estimate value to generate one of a torque current command value and a flux current command value of the rotary coordinate system; and maintaining the remaining current command value at a fixed value. do.

또한, 본 발명인 무정류자 모터의 속도 제어 방법은 모터에 공급되는 고정좌표계의 상전류를 검출하는 단계와, 모터 회전자의 위치에 따라 검출된 고정좌표계의 상전류를 회전좌표계의 자속분 전류와 토오크분 전류로 좌표변환하는 단계와, 상기 회전좌표계의 자속분 전류와 토오크분 전류에 따라 회전좌표계의 인덕턴스에 따른 모터의 속도추정치와, 상기 회전자의 위치를 추정하는 단계와, 상기 속도추정치에 따라 외부로부터 입력된 속도지령치와 상기 속도추정치를 처리하여 회전좌표계의 토오크분 전류지령치와 자속분 전류지령치를 각각 발생하는 단계를 포함한다. In addition, the method of controlling the speed of a non-commutator motor of the present invention includes detecting phase current of a fixed coordinate system supplied to the motor, and comparing the detected phase current of the fixed coordinate system according to the position of the motor rotor with the magnetic flux current and the torque current of the rotary coordinate system. And a step of estimating the speed of the motor according to the inductance of the rotational coordinate system according to the magnetic flux current and the torque current of the rotational coordinate system, and estimating the position of the rotor, from the outside according to the speed estimation value. Processing the input speed command value and the speed estimate value to generate a torque current command value and a flux current command value of the rotary coordinate system, respectively.

이하에서 본 발명은 첨부도면 및 바람직한 실시예를 참고로 더욱 상세하게 설명된다. 그러나, 아래의 설명에 의해 본 발명의 범위가 제한되어서는 아니되며, 본 발명의 범위는 이어지는 청구의 범위에 기재된 것에 의해서만 제한될 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings and preferred embodiments. However, the scope of the present invention should not be limited by the following description, and the scope of the present invention will be limited only by what is described in the following claims.

도 3은 본 발명에 따른 무정류자 모터의 속도 제어 장치의 제1 실시예의 구성도이다. 3 is a configuration diagram of a first embodiment of a speed control device for a non-commutator motor according to the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 속도 제어 장치(30)는 고정자(미도시)와 회전자(미도시)로 구비되어 인버터부(40)에서 제공되는 각 상의 전압, 전류에 의해 회전하는 모터(31)의 고정자에 공급되는 고정좌표계의 A상 및 C사의 전류(ias,ics)를 각각 검출하는 전류검출소자(32, 33)와, 위치 및 속도 추정부(35)로부터 회전자의 위치(θ)를 입력받아, 회전자의 위치(θ)에 따라 검출된 고정좌표계의 A상 및 C상의 전류(ias,ics)를 회전좌표계의 자속분 전류(ids)와 이 전류(ids )의 위상각보다 90도 뒤진 회전좌표계의 토오크분 전류(iqs)로 좌표변환하는 좌표변환부(34)와, 회전좌표계의 자속분 전류(ids)과 토오크분 전류(iqs)를 입력받아 회전좌표계의 인덕턴스에 따른 모터의 속도추정치(ωe)와, 회전자의 위치(θ)를 추정하는 위치 및 속도 추정부(35)와, 입력단자(미도시)로부터 입력되는 속도지령치(ωe*)와 속정추정치(ωe)에 따라 회전좌표계의 토오크분 전류지령치(iqs*) 및/또는 회전좌표계의 자속분 전류지령치(ids*)를 발생하는 속도제어부(36)와, 속도추정치(ωe)에 따라 속도제어부(36)로 하여금 정토오크 제어 또는 약계자 제어를 수행하도록 하는 처리부(37)와, 속도제어부(36) 및/또는 처리부(37)로부터 회전좌표계의 토오크분 전류지령치(iqs*)와 자속분 전류지령치(ids*) 및 회전좌표계의 자속분 전류(ids)와 토오크분 전류(i qs)를 입력받아 각각 토오크분 전압지령치(vqs*)와 자속분 전압지령치(vds*)로 변환하는 전류제어부(38)와, 토오크분 전압지령치(vqs*)와 자속분 전압지령치(vds*)와, 회전자의 위치(θ)를 입력받아 3상 전압지령치(vas, vbs, vcs)로 변환하는 전압발생부(39)와, 3상 전압지령치(vas, vbs, vcs)에 따라 모터(31)의 고정자에 3상 전류를 인가하기 위한 PWM시간으로 변환하여 구동시키는 인버터부(40)로 이루어진다. 여기서, 인버터부(40)를 제외한 다른 소자들은 모두 마이크로프로세서(미도시)에 의해 수행되는 소프트웨어의 형태로 구성될 수도 있다. As shown, the speed control device 30 according to the present invention is provided with a stator (not shown) and a rotor (not shown) to rotate by a voltage, a current of each phase provided from the inverter unit 40 ( 31. Current detecting elements 32 and 33 for detecting currents i as and i cs of phases A and C of the fixed coordinate system supplied to the stator of 31), and the position of the rotor from the position and speed estimating unit 35. (θ) is input, and the current (i as , i cs ) of the fixed coordinate system (i as , i cs ) detected according to the position (θ) of the rotor is converted to the flux current (i ds ) and the current (i ds ) coordinate conversion unit 34 for converting the torque current (i qs ) of the rotational coordinate system 90 degrees behind the phase angle of the rotational coordinate system, and the magnetic flux current (i ds ) and the torque current (i qs ) of the rotational coordinate system. The speed estimation value (ω e ) of the motor according to the inductance of the rotational coordinate system, the position and speed estimation unit 35 for estimating the position of the rotor (θ), and the input terminal ( Not shown), a speed command value (ω e *) and sokjeong estimate (ω e) torque minute current command value (i qs *) and / or the magnetic flux minute current command value (i ds *) of a rotating coordinate system of a rotating coordinate system in accordance with the input from the A processing unit 37 for causing the speed control unit 36 to perform the constant torque control or the field weakening control in accordance with the generated speed control unit 36 and the speed estimation value ω e , and the speed control unit 36 and / or processing unit Torque current command value (i qs *) and magnetic flux current command value (i ds *) and magnetic flux current (i ds ) and torque current (i qs ) of the rotary coordinate system are inputted from (37). A current control unit 38 for converting the divided voltage command value (v qs *) and the magnetic flux voltage command value (v ds *), the torque-voltage voltage command value (v qs *) and the magnetic flux voltage command value (v ds *), A voltage generator 39 which receives the former position θ and converts it into a three-phase voltage command value (v as , v bs , v cs ), and a three-phase voltage command value (v as , v bs) , v cs ), the inverter unit 40 converts and drives the PWM time for applying a three-phase current to the stator of the motor 31. In this case, all elements other than the inverter unit 40 may be configured in the form of software performed by a microprocessor (not shown).

자세하게는, 좌표변환부(34)와, 위치 및 속도 추정부(35), 전류 제어부(38), 전압 제어부(39) 및 인버터부(40)는 도 1의 속도 제어 장치(10)와 거의 동일한 과정을 수행한다. 이하에서는, 종래 기술과 구별되는 속도 제어부(36)와 처리부(37)에 대해서 도 4a 및 4b에서 상세히 설명한다. In detail, the coordinate conversion unit 34, the position and speed estimation unit 35, the current control unit 38, the voltage control unit 39, and the inverter unit 40 are almost the same as the speed control unit 10 of FIG. 1. Perform the process. Below, the speed control part 36 and the processing part 37 distinguished from the prior art are explained in full detail in FIG. 4A and 4B.

도 4a 및 4b는 도 3의 속도 제어 장치의 작동예이다. 4A and 4B are examples of the operation of the speed control device of FIG.

도 4a에서, 처리부(37)는 위치 및 속도 추정부(35)로부터 입력된 속도추정치(we)가 약계자 제어 속도(ωw) 미만인 때, 속도 제어부(36)로 하여금 속도지령치(we*)와 속도추정치(we)를 처리하여 회전좌표계의 토오크분 전류지령치(iqs*)를 발생하여 전류 제어부(38)로 출력하여 정토오크 제어가 수행되도록 한다. 이때, 처리부(37)는 정토오크 제어를 수행하므로, 회전좌표계의 자속분 전류지령치(ids*)를 0으로 유지한다. In FIG. 4A, the processing unit 37 causes the speed control unit 36 to perform the speed command value w e when the speed estimation value w e input from the position and speed estimating unit 35 is less than the field weakening control speed ω w . *) And the speed estimation value w e are processed to generate the torque-minute current command value i qs * of the rotary coordinate system, and output it to the current controller 38 so that the constant torque control is performed. At this time, since the processor 37 performs the constant torque control, the flux current command value i ds * of the rotational coordinate system is maintained at zero.

도 4b에서, 처리부(37)는 위치 및 속도 추정부(35)로부터 입력된 속도추정치(we)가 약계자 제어 속도(ωw) 이상이면, 속도 제어부(36)로 하여금 속도지령치(we*)와 속도추정치(we)를 처리하여 회전좌표계의 자속분 전류지령치(ids*)를 발생하여 전류 제어부(38)로 출력하여 약계자 제어가 수행되도록 한다. 이때, 처리부(37) 는 토오크분 전류지령치(iqs*)가 소정의 고정된 값인 최대 토오크분 전류지령치(iq.max)의 값을 유지하여 전류제어부(38)로 출력되도록 한다. 여기서, 최대 토오크분 전류지령치(iq.max)는 Q축에 인가가능한 최대 전류지령치로 기저장된 값이 사용된다. In FIG. 4B, the processor 37 causes the speed controller 36 to perform the speed command value w e when the speed estimate value w e input from the position and speed estimator 35 is equal to or greater than the field weakening control speed ω w . *) And the speed estimation value w e are processed to generate the magnetic flux current command value i ds * of the rotational coordinate system, and output it to the current controller 38 to perform weak field control. At this time, the processing unit 37 maintains the value of the torque current command value i qs * at a predetermined fixed value of the maximum torque current command value i q.max so as to be output to the current control unit 38. Here, the maximum torque-minute current command value i q.max is used as a pre -stored value as the maximum current command value applicable to the Q axis.

이때의 약계자 제어 속도(ωw)는 일반 가정용 드럼 세탁기의 경우에, 예를 들면 600rpm 정도이다. At this time, the field weakening control speed ω w is, for example, about 600 rpm in the case of a general domestic drum washing machine.

도 5a 및 5b는 본 발명에 따른 무정류자 모터의 속도 제어 장치의 제2 실시예의 일부 구성도 및 작동예이다. 5A and 5B are some configuration diagrams and an operation example of the second embodiment of the speed control apparatus of the non-commutator motor according to the present invention.

도 5a에 도시된 일부 구성도에서, 도시되지 않은 구성요소들은 도 3에 도시된 것과 동일하며, 전류 제어부(38)도 역시 동일한다. 다만, 속도제어부(36)와 처리부(37) 대신에, 제2 실시예에 따른 속도 제어 장치는 속도추정치(we)에 따라 외부로부터 입력되는 속도지령치(we*)와 속도추정치(we)를 처리하여 회전좌표계의 토오크분 전류지령치(iqs*)를 발생하는 제1속도제어부(36a)와, 속도추정치(we)에 따라 외부로부터 입력되는 속도지령치(we*)와 속도추정치(we)를 처리하여 회전좌표계의 자속분 전류지령치(ids*)를 발생하는 제2속도제어부(36b)를 포함한다. In some configuration diagrams shown in FIG. 5A, the components not shown are the same as those shown in FIG. 3, and the current control 38 is also the same. However, the speed control unit 36 and processing unit 37. Alternatively, the second speed control device according to the embodiment may include a velocity estimate (w e) speed inputted from the external command value (w e *) and a speed estimate (w according to e ) for processing a first speed control section (36a) and, according to the speed estimate (w e) speed inputted from the external command value (w e *) and velocity estimates for generating a rotating coordinate torque minute current command value (i qs *) and a second speed control section 36b for processing (w e ) to generate the magnetic flux current command value i ds * of the rotary coordinate system.

자세하게는, 위치 및 속도 추정부(35)로부터 입력된 속도추정치(we)가 약계자 제어 속도(ωw) 미만인 때, 제1속도제어부(36a)는 속도지령치(we*)와 속도추정치 (we)를 처리하여 회전좌표계의 토오크분 전류지령치(iqs*)를 발생하여 전류 제어부(38)로 출력하고, 제2속도제어부(36b)는 크기가 0인 회전좌표계의 자속분 전류지령치(ids*)를 발생하여 정토오크 제어를 수행한다. Specifically, when the speed estimation value w e input from the position and speed estimation unit 35 is less than the field weakening control speed ω w , the first speed control unit 36a performs the speed command value w e * and the speed estimation value. (w e ) is processed to generate a torque component current command value (i qs *) of the rotational coordinate system and output it to the current controller 38, and the second speed controller 36b is a magnetic flux current command value of the rotational coordinate system having a magnitude of zero. Generate (i ds *) to perform constant torque control.

또한 위치 및 속도 추정부(35)로부터 입력된 속도추정치(we)가 약계자 제어 속도(ωw) 이상이면, 제1속도제어부(36a)는 속도지령치(we*)와 속도추정치(we )를 처리하여 소정의 고정된 값인 최대 토오크분 전류지령치(iq.max)의 값을 지닌 토오크분 전류지령치(iqs*)를 발생하고, 제2속도제어부(36c)는 속도지령치(we*)와 속도추정치(we)를 처리하여 회전좌표계의 자속분 전류지령치(ids*)를 발생하여 전류 제어부(38)로 출력하여 약계자 제어가 수행되도록 한다. In addition, when the speed estimate value w e input from the position and speed estimation unit 35 is equal to or greater than the field weakening control speed ω w , the first speed control unit 36a determines the speed command value w e * and the speed estimate value w. e ) to generate a torque current command value i qs * having a value of the maximum torque value current command value i q.max , which is a predetermined fixed value, and the second speed controller 36c generates the speed command value w. e *) and the speed estimating value w e are processed to generate a magnetic flux current command value i ds * of the rotational coordinate system and output it to the current controller 38 to perform weak field control.

도 5b에서는, 상술된 제1 및 제2속도제어부(36a, 36b)가 일체로 구성된 하나의 속도제어부(36c)로 구성되어, 속도추정치(we)에 따라 입력되는 속도지령치(we*)와 속도추정치(we)를 처리하여 정토오크 제어 및 약계자 제어를 수행한다. In FIG. 5B, the speed command value w e * inputted in accordance with the speed estimation value w e , which is composed of one speed control unit 36 c in which the above-described first and second speed control units 36 a and 36 b are integrally formed. And torque estimation value (w e ) are processed to perform constant torque control and field weakening control.

도 6a 및 6b는 종래 기술에 따른 속도 제어 장치의 상전류의 파형과 본 발명에 따른 속도 제어 장치의 상전류의 파형이다. 이들 파형은 속도추정치(we)가 무부하 1600rpm에서 측정된 것이다. 6A and 6B are waveforms of the phase current of the speed control device according to the prior art and of the phase current of the speed control device according to the present invention. These waveforms are the velocity estimates w e measured at no load 1600 rpm.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 속도 제어 장치에 따른 상전류의 크기는 종래 기술에 따른 속도 제어 장치에 따른 상전류의 크기보다 약 20% 저감된 것이 나타난다. 이것은 동일한 속도에서 현저하게 저감된 전류가 소비됨을 나타낸다. 특히, 종래 기술에 따른 속도 제어 장치는 최대부하를 고려한 것이므로, 이러한 무부하 상태에서 전류가 과소비됨을 알 수 있다. 반면에, 본 발명에 따른 속도 제어 장치는 속도추정치에 따라 결정되며, 상술된 속도 제어 방법에 따라 제어됨으로 전류가 최적으로 사용된다. As shown, the magnitude of the phase current according to the speed control device according to the present invention is shown to be reduced by about 20% than the magnitude of the phase current according to the speed control device according to the prior art. This indicates that a significantly reduced current is consumed at the same speed. In particular, since the speed control apparatus according to the prior art considers the maximum load, it can be seen that the current is excessively consumed in such a no-load state. On the other hand, the speed control apparatus according to the present invention is determined according to the speed estimation value, and is controlled according to the speed control method described above, so that the current is optimally used.

도 7은 종래 기술에 따른 무정류자 모터와 본 발명에 따른 무정류자 모터의 발생 소음 그래프이다. 도시된 바와 같이, 1400rpm 이상의 고속 운전시에, 본 발명에 따른 무정류자 모터의 발생 소음은 도 6b의 감소된 전류로 인하여 종래 기술에 따른 무정류자 모터의 발생 소음보다 최대 2dB정도 저감된다.
7 is a noise generation graph of the non-commutator motor according to the prior art and the non-commutator motor according to the present invention. As shown, in high speed operation of 1400rpm or more, the noise generated by the non-commutator motor according to the present invention is reduced by a maximum of 2dB than the noise generated by the conventional non-commutator motor due to the reduced current of FIG. 6B.

이러한 본 발명은 고정 형태의 프로파일을 사용함이 없이, 부하의 상태에 따른 속도에 따라 속도지령치와 속도추정치를 처리하여 약계자 제어를 수행하는 효과가 있다. The present invention has the effect of performing field weakening control by processing the speed command value and the speed estimate value according to the speed according to the load state without using a fixed profile.

또한, 본 발명은 최적의 전류를 D축으로 인가되도록 하여 전류 소모를 감소시킴으로써, 전력 소모의 절감 및 소음의 저감을 제공하는 효과가 있다. In addition, the present invention has the effect of reducing the current consumption by applying the optimum current to the D-axis, thereby providing a reduction in power consumption and noise.

Claims (15)

모터에 공급되는 고정좌표계의 상전류를 회전자의 위치에 따라 회전좌표계의 자속분 전류와 토오크분 전류로 좌표변환하는 좌표변환수단과;Coordinate conversion means for coordinate-converting the phase current of the fixed coordinate system supplied to the motor to the magnetic flux current and the torque current of the rotary coordinate system according to the position of the rotor; 상기 회전좌표계의 자속분 전류와 토오크분 전류를 입력받아 회전좌표계의 인덕턴스에 따른 모터의 속도추정치와, 상기 회전자의 위치를 추정하는 위치 및 속도 추정수단과; Position and speed estimating means for receiving the magnetic flux current and the torque current of the rotary coordinate system and estimating the speed of the motor according to the inductance of the rotary coordinate system, and estimating the position of the rotor; 외부로부터 입력되는 속도지령치와 상기 속도추정치를 처리하여 회전좌표계의 전류지령치를 발생하는 속도제어수단 및; Speed control means for generating a current command value of the rotary coordinate system by processing the speed command value and the speed estimate value input from the outside; 상기 속도추정치에 따라 상기 속도제어수단으로 하여금 정토오크 제어 또는 약계자 제어를 수행하도록 하는 처리수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 무정류자 모터의 속도 제어 장치. And a processing means for causing the speed control means to perform the constant torque control or the field weakening control in accordance with the speed estimation value. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 속도추정치가 약계자 제어 속도 미만이면, 상기 처리수단은 상기 속도제어수단으로 하여금 토오크분 전류지령치를 발생하도록 하고, 상기 자속분 전류지령치는 0으로 유지시킴으로써 정토오크 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 무정류자 모터의 속도 제어 장치. If the speed estimation value is less than the field weakening control speed, the processing means causes the speed control means to generate a torque current command value, and performs the constant torque control by keeping the magnetic flux current command value at zero. Speed control device of non-commutator motor. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 속도추정치가 약계자 제어 속도 이상이면, 상기 처리수단은 상기 속도제어수단으로 하여금 자속분 전류지령치를 발생하도록 하고, 상기 토오크분 전류지령치를 최대 토오크분 전류지령치로 유지시킴으로써 약계자 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 무정류자 모터의 속도 제어 장치. If the speed estimation value is equal to or greater than the field weakening control speed, the processing means causes the speed control means to generate a magnetic flux current command value, and performs weak field control by maintaining the torque current command value at the maximum torque current command value. Speed control device of the non-commutator motor, characterized in that. 제3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 자속분 전류지령치는 음의 값인 것을 특징으로 하는 무정류자 모터의 속도 제어 장치. And said magnetic flux current command value is a negative value. 모터에 공급되는 고정좌표계의 상전류를 회전자의 위치에 따라 회전좌표계의 자속분 전류와 토오크분 전류로 좌표변환하는 좌표변환수단과;Coordinate conversion means for coordinate-converting the phase current of the fixed coordinate system supplied to the motor to the magnetic flux current and the torque current of the rotary coordinate system according to the position of the rotor; 상기 회전좌표계의 자속분 전류와 토오크분 전류를 입력받아 회전좌표계의 인덕턴스에 따른 모터의 속도추정치와, 상기 회전자의 위치를 추정하는 위치 및 속도 추정수단과; Position and speed estimating means for receiving the magnetic flux current and the torque current of the rotary coordinate system and estimating the speed of the motor according to the inductance of the rotary coordinate system, and estimating the position of the rotor; 상기 속도추정치에 따라 외부로부터 입력되는 속도지령치와 상기 속도추정치를 처리하여 회전좌표계의 토오크분 전류지령치를 발생하는 제1속도제어수단 및; First speed control means for processing a torque command value input from the outside and the speed estimate value in accordance with the speed estimate value to generate a torque equivalent current command value of a rotary coordinate system; 상기 속도추정치에 따라 상기 속도지령치와 상기 속도추정치를 처리하여 회전좌표계의 자속분 전류지령치를 발생하는 제2속도제어수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 무정류자 모터의 속도 제어 장치. And a second speed control means for processing the speed command value and the speed estimate value in accordance with the speed estimate value to generate a magnetic flux component current command value of the rotary coordinate system. 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 속도추정치가 약계자 제어 속도 미만이면, 상기 제2속도제어수단에 의해 발생된 자속분 전류지령치의 값은 0인 것을 특징으로 하는 무정류자 모터의 속도 제어 장치. And the speed estimate value is less than the field weakening control speed, wherein the value of the magnetic flux current command value generated by the second speed control means is zero. 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 속도추정치가 약계자 제어 속도 이상이면, 상기 제1속도제어수단은 최대 토오크분 전류지령치를 발생하는 것을 특징으로 하는 무정류자 모터의 속도 제어 장치. And said speed estimate value is equal to or greater than the field weakening control speed, wherein said first speed control means generates a maximum torque minute current command value. 제7항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 자속분 전류지령치는 음의 값인 것을 특징으로 하는 무정류자 모터의 속도 제어 장치. And said magnetic flux current command value is a negative value. 제5항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 5 to 8, 상기 제1속도제어수단과 제2속도제어수단이 일체로 하나의 속도제어수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 무정류자 모터의 속도 제어 장치. And the first speed control means and the second speed control means are integrally formed of one speed control means. 모터에 공급되는 고정좌표계의 상전류를 검출하는 단계와;Detecting a phase current of the fixed coordinate system supplied to the motor; 모터 회전자의 위치에 따라 검출된 고정좌표계의 상전류를 회전좌표계의 자속분 전류와 토오크분 전류로 좌표변환하는 단계와; Converting the phase current of the fixed coordinate system detected by the position of the motor rotor into magnetic flux current and torque current of the rotary coordinate system; 상기 회전좌표계의 자속분 전류와 토오크분 전류에 따라 회전좌표계의 인덕턴스에 따른 모터의 속도추정치와, 상기 회전자의 위치를 추정하는 단계와; Estimating the speed estimate of the motor according to the inductance of the rotary coordinate system and the position of the rotor according to the magnetic flux current and the torque current of the rotary coordinate system; 상기 속도추정치에 따라 외부로부터 입력된 속도지령치와 상기 속도추정치를 처리하여 회전좌표계의 토오크분 전류지령치 및 자속분 전류지령치 중의 하나를 발생하는 단계 및;Processing one of the speed command value inputted from the outside and the speed estimate value according to the speed estimate value to generate one of a torque minute current command value and a magnetic flux current command value of a rotary coordinate system; 나머지 전류지령치를 고정값으로 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무정류자 모터의 속도 제어 방법. And maintaining the remaining current command value at a fixed value. 제10항에 있어서, The method of claim 10, 상기 속도추정치가 약계자 제어 속도 미만이면, 상기 발생단계는 상기 토오 크분 전류지령치를 발생하고, 상기 유지단계는 상기 자속분 전류지령치를 0으로 유지하는 것을 특징으로 하는 무정류자 모터의 속도 제어 방법. If the speed estimate is less than the field weakening control speed, the generating step generates the torque-minute current command value, and the holding step maintains the flux-current command value at zero. 제10항에 있어서, The method of claim 10, 상기 속도추정치가 약계자 제어 속도 이상이면, 상기 발생단계는 상기 자속분 전류지령치를 발생하고, 상기 유지단계는 상기 토오크분 전류지령치를 최대 토오크분 전류지령치로 유지하는 것을 특징으로 하는 무정류자 모터의 속도 제어 방법. When the speed estimate is equal to or greater than the field weakening control speed, the generating step generates the magnetic flux current command value, and the holding step maintains the torque current command value at the maximum torque current command value. Speed control method. 모터에 공급되는 고정좌표계의 상전류를 검출하는 단계와;Detecting a phase current of the fixed coordinate system supplied to the motor; 모터 회전자의 위치에 따라 검출된 고정좌표계의 상전류를 회전좌표계의 자속분 전류와 토오크분 전류로 좌표변환하는 단계와; Converting the phase current of the fixed coordinate system detected by the position of the motor rotor into magnetic flux current and torque current of the rotary coordinate system; 상기 회전좌표계의 자속분 전류와 토오크분 전류에 따라 회전좌표계의 인덕턴스에 따른 모터의 속도추정치와, 상기 회전자의 위치를 추정하는 단계와; Estimating the speed estimate of the motor according to the inductance of the rotary coordinate system and the position of the rotor according to the magnetic flux current and the torque current of the rotary coordinate system; 상기 속도추정치에 따라 외부로부터 입력된 속도지령치와 상기 속도추정치를 처리하여 회전좌표계의 토오크분 전류지령치와 자속분 전류지령치를 각각 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무정류자 모터의 속도 제어 방법. And processing the speed command value and the speed estimate value inputted from the outside according to the speed estimate value to generate a torque current command value and a magnetic flux current command value of a rotary coordinate system, respectively. 제13항에 있어서, The method of claim 13, 상기 속도추정치가 약계자 제어 속도 미만이면, 상기 발생단계는 상기 토오크분 전류지령치와, 0인 상기 자속분 전류지령치를 발생하는 것을 특징으로 하는 무정류자 모터의 속도 제어 방법. And if the speed estimate is less than the field weakening control speed, the generating step generates the torque-minute current command value and the magnetic flux-current command value equal to zero. 제13항에 있어서, The method of claim 13, 상기 속도추정치가 약계자 제어 속도 이상이면, 상기 발생단계는 최대 토오크분 전류지령치를 지닌 전류지령치와, 상기 자속분 전류지령치를 발생하는 것을 특징으로 하는 무정류자 모터의 속도 제어 방법.And the speed estimating value is greater than the field weakening control speed, wherein the generating step generates a current command value having a maximum torque-minute current command value and the magnetic flux-current command value.
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