KR20210019077A - 무브러시 영구 자석 모터를 제어하는 방법 - Google Patents

무브러시 영구 자석 모터를 제어하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20210019077A
KR20210019077A KR1020217000637A KR20217000637A KR20210019077A KR 20210019077 A KR20210019077 A KR 20210019077A KR 1020217000637 A KR1020217000637 A KR 1020217000637A KR 20217000637 A KR20217000637 A KR 20217000637A KR 20210019077 A KR20210019077 A KR 20210019077A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power supply
winding
main power
period
range
Prior art date
Application number
KR1020217000637A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102555790B1 (ko
Inventor
잭 마이클 톰프슨
새뮤얼 웨슬리 힌크리프
Original Assignee
다이슨 테크놀러지 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 다이슨 테크놀러지 리미티드 filed Critical 다이슨 테크놀러지 리미티드
Publication of KR20210019077A publication Critical patent/KR20210019077A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102555790B1 publication Critical patent/KR102555790B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/15—Controlling commutation time
    • H02P6/157—Controlling commutation time wherein the commutation is function of electro-magnetic force [EMF]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P1/00—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/02—Details of starting control
    • H02P1/04—Means for controlling progress of starting sequence in dependence upon time or upon current, speed, or other motor parameter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P1/00—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/16—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/42—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual single-phase induction motor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P1/00—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/16—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/46—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual synchronous motor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022—Synchronous motors
    • H02P25/03—Synchronous motors with brushless excitation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/04—Single phase motors, e.g. capacitor motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/15—Controlling commutation time

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

무브러시 영구 자석 모터(14)를 제어하는 방법은 모터(14)의 메인 파워 서플라이 전압을 측정하는 단계를 포함한다. 이러한 방법은, 메인 파워 서플라이 전압이 제 1 국가의 메인 파워 서플라이를 나타내는 제 1 범위 내에 속하는지 또는 제 2 국가의 메인 파워 서플라이를 나타내는 제 2 범위 내에 속하는지 여부를 결정하는 단계를 포함한다. 이러한 방법은, 메인 파워 서플라이 전압이 제 1 범위 내에 속하는 경우, 권선(22) 내의 역 EMF의 부호변환점에 대한 모터의 권선(22)의 정류를 앞당기는 단계, 및 메인 파워 서플라이 전압이 제 2 범위 내에 속하는 경우, 권선(22) 내의 역 EMF의 부호변환점에 대한 권선(22)의 정류를 지연시키는 단계를 포함한다.

Description

무브러시 영구 자석 모터를 제어하는 방법
본 발명은 무브러시 영구 자석 모터를 제어하는 방법에 관한 것이다.
다른 국가들은 다른 메인(mains) 파워 서플라이 전압을 가지고 있으며, 예를 들어 영국은 230V의 메인 파워 서플라이 전압을 가지고, 미국은 120V의 메인 파워 서플라이 전압을 가진다. 메인 파워 서플라이 전압이 다른 것에 비추어 보면, 다른 국가들에서 동작할 수 있는 무브러시 영구 자석 모터를 제공하는 것은 어려울 수 있다.
본 발명에 따르면, 무브러시 영구 자석 모터를 제어하는 방법으로서, 모터의 메인(mains) 파워 서플라이 전압을 측정하는 단계; 상기 메인 파워 서플라이 전압이 제 1 국가의 메인 파워 서플라이를 나타내는 제 1 범위 내에 속하는지 또는 제 2 국가의 메인 파워 서플라이를 나타내는 제 2 범위 내에 속하는지 여부를 결정하는 단계; 상기 메인 파워 서플라이 전압이 상기 제 1 범위 내에 속하는 경우, 권선 내의 역 EMF의 부호변환점(zero-crossing)에 대한 모터의 권선의 정류(commutation)를 앞당기는 단계; 및 상기 메인 파워 서플라이 전압이 상기 제 2 범위 내에 속하는 경우, 권선 내의 역 EMF의 부호변환점에 대한 권선의 정류를 지연시키는 단계를 포함하는, 무브러시 영구 자석 모터 제어 방법이 제공된다.
본 발명에 따른 방법은 주로, 모터의 메인(mains) 파워 서플라이 전압을 측정하는 단계; 상기 메인 파워 서플라이 전압이 제 1 국가의 메인 파워 서플라이를 나타내는 제 1 범위 내에 속하는지 또는 제 2 국가의 메인 파워 서플라이를 나타내는 제 2 범위 내에 속하는지 여부를 결정하는 단계; 상기 메인 파워 서플라이 전압이 상기 제 1 범위 내에 속하는 경우, 권선 내의 역 EMF의 부호변환점(zero-crossing)에 대한 모터의 권선의 정류를 앞당기는 단계; 및 상기 메인 파워 서플라이 전압이 상기 제 2 범위 내에 속하는 경우, 권선 내의 역 EMF의 부호변환점에 대한 권선의 정류를 지연시키는 단계를 포함하기 때문에 유익할 수 있다.
특히, 메인 파워 서플라이 전압이, 예를 들어 제 1 범위 내에서 상대적으로 낮은 경우, 권선 내로 들어가는 상 전류의 레벨은 느린 속도로 상승할 수 있고, 소망된 출력 파워를 생성하기 위하여 필요한 토크를 얻기 위해서 충분한 상 전류가 전기적 반-사이클 동안에 권선 내로 들어가는 것을 보장하는 것이 어려울 수 있다. 예를 들어 60krpm을 넘는 높은 회전 속도에서는, 권선 내에 유도된 역 EMF가 상대적으로 높을 수 있고, 이것은 소망된 출력 파워를 얻기 위해서 권선 내로 충분한 상 전류를 보내는 능력에도 영향을 줄 수 있다.
권선 내의 역 EMF의 부호변환점에 대한 권선의 정류를 앞당기면, 전기적 반-사이클의 과정 중에 더 많은 상 전류가 권선 내로 들어가게 할 수 있고, 따라서 모터가 소망된 출력 파워에서 작동하게 할 수 있다. 더 나아가, 영구 자석 모터 토크-전류 비는 상 전류의 파형이 역 EMF의 파형과 매칭될 때 최대가 된다. 권선 내의 역 EMF의 부호변환점에 대한 권선의 정류를 앞당김으로써, 권선 내로 들어가는 상 전류의 파형은 권선 내에 유도된 역 EMF의 파형에 더 가깝게 따라가도록 제어될 수 있다.
메인 파워 서플라이 전압이 상대적으로 높은, 예를 들어 제 2 범위 내에 있는 경우, 권선 내로 들어가는 상 전류의 레벨은 더 낮은 메인 파워 서플라이 전압에 의해 제공되는 속도에 비해 더 빠른 속도로 상승할 수 있다. 본 출원의 발명자들은, 권선 내에 유도된 상 전류의 레벨이 더 낮은 메인 파워 서플라이 전압에 의해 제공되는 속도에 비해 더 높은 메인 파워 서플라이 전압에 대해서 더 빠른 속도로 증가하기 때문에, 충분한 레벨의 전류가 전기적 반-사이클 내에 권선 내로 들어갈 수 있어서, 권선의 정류가 권선 내의 역 EMF의 부호변환점에 비해 지연되는 경우에도 소망된 출력 파워를 얻을 수 있다는 것을 발견했다.
권선 내의 역 EMF의 부호변환점에 대한 권선의 정류가 상대적으로 높은 전압에서 앞당겨진다면, 상 전류의 파형은 권선 내에 유도된 역 EMF의 파형을 가깝게 따라가지 않을 것이고, 상 전류는 역 EMF를 빠르게 리드할 수 있어서, 결과적으로 모터 성능의 효율이 떨어지게 될 것이다. 메인 파워 서플라이 전압이 상대적으로 높은 경우 권선의 정류를 지연시킴에 따라, 그리고 권선 내로 들어가는 상 전류의 레벨이 요구되는 파워 수요를 생성하기에 충분한 속도로 상승하면, 권선 내로 들어가는 상 전류는 권선 내에 유도된 역 EMF와 더 가깝게 정렬될 수 있다.
그러므로, 본 발명에 따른 방법에 의하여, 권선 내의 역 EMF의 부호변환점에 대한 모터의 권선의 정류를 모터가 동작하는 국가의 메인 파워 서플라이 전압의 레벨에 따라서 앞당기거나 지연시킴으로써, 상이한 메인 파워 서플라이 전압을 가지는 국가들에서 모터가 효율적으로 동작할 수 있게 될 수 있다.
제 1 범위는 제 2 범위의 전압보다 낮은 전압을 포함할 수 있다. 제 1 범위는 85-140V 사이의 전압을 포함할 수 있다. 제 2 범위는 180-265V 사이의 전압을 포함할 수 있다. 관련된 전압 범위는 모터의 시동 이전에 결정될 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 관련 전압 범위를 모터의 시동 이전에 결정할 수 있다. 메인 파워 서플라이는 AC 메인 파워 서플라이를 포함할 수 있다.
이러한 방법은, 무브러시 영구 자석 모터를 정상-상태에서 제어하는 방법을 포함할 수 있다. 이러한 방법은 60-120krpm의 동작 속도 범위 내에서 무브러시 영구 자석 모터를 제어하는 방법을 포함할 수 있다.
이러한 방법은 전기적 사이클의 각각의 절반을 적어도 하나의 급전(energisation) 기간 및 적어도 하나의 급전-해제(de-energisation) 기간으로 분할하는 것을 포함할 수 있다. 권선은 적어도 하나의 급전 기간 도중에 여기될 수 있다. 예를 들어, 전류는 적어도 하나의 급전 기간 도중에 상 권선 내로 들어갈 수 있다. 전류는 급전-해제 기간 도중에 상 권선을 떠나게 될 수 있다. 예를 들어, 상 권선은 급전-해제 기간 중에 프리휠링될 수 있고 및/또는 모터의 인버터는 급전-해제 기간 중에 스위치오프될 수 있다. 급전-해제 기간은 프리휠링 기간을 포함할 수 있다. 급전-해제 기간은 급전 기간 전후에 발생할 수 있다.
메인 파워 서플라이 전압이 제 2 범위 내에 속하는 경우, 급전 기간은 단일 급전 기간을 포함할 수 있고, 급전-해제 기간은 단일 급전-해제 기간을 포함할 수 있으며, 급전-해제 기간은 급전 기간 이후에 발생할 수 있다. 그러면, 메인 파워 서플라이 전압이 제 2 범위 내에 속하는 경우, 권선의 정류가 권선 내의 역 EMF의 부호변환점에 비해 지연되고, 권선 내의 상 전류의 레벨이 상대적으로 빠른 속도로 증가하기 때문에 유익할 수 있다. 그러므로, 급전 기간 중에 상대적으로 빠르게 상승하고 급전-해제 기간 중에 감소하기 이전에, 초기에 상 전류는 권선 내에 유도된 역 EMF를 따라간다. 단일 급전 기간 및 단일 급전-해제 기간만을 사용함으로써, 예를 들어 각각의 전기적 반-사이클에 여러 급전 및 급전-해제 기간을 포함하는 방법에 비하여, 스위칭 손실이 감소될 수 있다.
메인 파워 서플라이 전압이 제 2 범위 내에 속하는 경우, 단일 급전 기간 및 단일 급전-해제 기간을 포함하는 전기적 반-사이클이, 예를 들어 여러 급전 및/또는 급전-해제 기간을 포함하는 전기적 반-사이클보다, 역 EMF를 더 가깝게 따라가는 상 전류를 제공할 수 있고, 따라서 더 효율적인 동작을 제공할 수 있다는 것이 발견되었다.
그럼에도 불구하고, 메인 파워 서플라이 전압이 제 2 범위 내에 속하는 경우, 전기적 반-사이클이 제 1 급전 기간, 제 1 급전-해제 기간, 제 2 급전 기간, 및 제 2 급전-해제 기간으로 분할될 수 있고, 제 1 급전-해제 기간이 제 1 및 제 2 급전 기간 사이에 발생할 수 있으며, 제 2 급전-해제 기간이 제 2 급전 기간 이후에 발생할 수 있다는 것이 예상된다. 제 1 급전-해제 기간은 이를 통하여 권선 내의 상 전류의 상승을 점검하여, 상 전류가 권선 내에 유도된 역 EMF를 가깝게 따라가게 할 수 있다.
메인 파워 서플라이 전압이 제 1 범위 내에 속하는 경우, 전기적 반-사이클은 제 1 급전 기간, 제 1 급전-해제 기간, 제 2 급전 기간, 및 제 2 급전-해제 기간으로 분할될 수 있고, 제 1 급전-해제 기간은 제 1 및 제 2 급전 기간 사이에 생길 수 있으며, 제 2 급전-해제 기간은 제 2 급전 기간 이후에 생길 수 있다. 권선 내의 상 전류의 레벨은 메인 파워 서플라이 전압이 제 1 범위 내에 속하는 경우 상대적으로 느린 속도로 증가한다. 그럼에도 불구하고, 메인 파워 서플라이 전압이 제 1 범위 내에 속하는 경우 권선의 정류가 권선 내의 역 EMF의 부호변환점에 비해 앞당겨지기 때문에, 상 전류는 권선 내에 유도된 역 EMF를 빠르게 리드할 수 있다. 제 1 급전-해제 기간은 권선 내의 상 전류의 상승을 점검하여, 상 전류가 권선 내에 유도된 역 EMF를 더 빠르게 따라가서, 결과적으로 모터가 더 효율적으로 동작하게 할 수 있다.
모터의 메인 파워 서플라이 전압을 측정하는 것은, 예를 들어 모터의 DC 링크 전압을 측정하고 모터의 측정된 DC 링크 전압을 사용하여 모터의 메인 파워 서플라이 전압을 결정함으로써, 모터의 메인 파워 서플라이 전압을 간접적으로 측정하는 것을 포함할 수 있다. 메인 파워 서플라이 전압은 모터의 메인 파워 서플라이 전압을 직접적으로 측정하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 추가적인 양태에 따르면, 데이터 캐리어로서, 무브러시 영구 자석 모터의 제어기의 하나 이상의 프로세서가, 모터의 메인 파워 서플라이 전압을 측정하고, 상기 메인 파워 서플라이 전압이 제 1 국가의 메인 파워 서플라이를 나타내는 제 1 범위 내에 속하는지 또는 제 2 국가의 메인 파워 서플라이를 나타내는 제 2 범위 내에 속하는지 여부를 결정하며, 상기 메인 파워 서플라이 전압이 상기 제 1 범위 내에 속하는 경우, 권선 내의 역 EMF의 부호변환점에 대한 모터의 권선의 정류를 앞당기고, 상기 메인 파워 서플라이 전압이 상기 제 2 범위 내에 속하는 경우, 권선 내의 역 EMF의 부호변환점에 대한 권선의 정류를 지연시키도록 동작하게 하기 위한 머신 판독가능 명령을 포함하는, 데이터 캐리어가 제공된다.
본 발명의 추가적인 양태에 따르면, 무브러시 영구 자석 모터로서, 권선 및 제어기를 포함하고, 상기 제어기는, 모터의 메인 파워 서플라이 전압을 측정하고, 상기 메인 파워 서플라이 전압이 제 1 국가의 메인 파워 서플라이를 나타내는 제 1 범위 내에 속하는지 또는 제 2 국가의 메인 파워 서플라이를 나타내는 제 2 범위 내에 속하는지 여부를 결정하며, 상기 메인 파워 서플라이 전압이 상기 제 1 범위 내에 속하는 경우, 권선 내의 역 EMF의 부호변환점에 대한 권선의 정류를 앞당기고, 상기 메인 파워 서플라이 전압이 상기 제 2 범위 내에 속하는 경우, 권선 내의 역 EMF의 부호변환점에 대한 권선의 정류를 지연시키도록 구성되는, 무브러시 영구 자석 모터가 제공된다.
본 발명의 양태들의 바람직한 특징들은, 적합한 경우 본 발명의 다른 양태들에도 동일하게 적용가능할 수 있다.
본 발명을 더 잘 이해하고, 본 발명이 어떻게 동작할 수 있는지를 더 명백하게 보여주기 위하여, 본 발명은 이제 첨부 도면을 참조하고 예를 들어 설명될 것이다:
도 1은 본 발명에 실시예에 따르는 모터 시스템의 블록도이다;
도 2는 도 1의 모터 시스템의 개략도이다;
도 3은 모터 시스템의 제어기에 의해 발행된 제어 신호에 응답하여, 도 1의 모터 시스템의 인버터의 허용된 상태를 상세하게 보여준다;
도 4는 도 1의 모터 시스템에서 사용하기 위한 역 EMF 센서의 개략도이다;
도 5는 정상-상태 모드 내에서 상대적으로 낮은 메인 전압을 사용하여 동작할 때의 도 1의 모터 시스템의 다양한 파형을 예시한다;
도 6은 정상-상태 모드 내에서 상대적으로 높은 메인 전압을 사용하여 동작할 때의 도 1의 모터 시스템의 다양한 파형을 예시한다; 그리고
도 7은 본 발명에 따른 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 1 및 도 2의 모터 시스템(10)은 AC 메인 파워 서플라이(12)에 의해 파워가 공급되고 무브러시 모터(14) 및 제어 시스템(16)을 포함한다.
모터(14)는 4극 고정자(20)에 상대적으로 회전하는 4극 영구자석 회전자(18)를 포함한다. 도전성 와이어가 고정자(20) 주위에 권선되고 서로 커플링되어(예를 들어 직렬로 또는 병렬로) 단상 권선(22)을 형성한다.
제어 시스템(16)은 정류기(24), DC 링크 필터(26), 인버터(28), 게이트 드라이버 모듈(30), 메인 파워 서플라이 전압 센서(32), 전류 센서(34), 역 EMF 센서(36), 및 제어기(38)를 포함한다.
정류기(24)는 AC 메인 파워 서플라이(12)의 출력을 정류하여 DC 링크 전압을 제공하는 전파 브릿지(D1-D4)이다.
DC 링크 필터(26)는 인버터(28)의 스위칭으로부터 대두되는 상대적으로 고-주파수 리플을 평활화하는 커패시터(C1)를 포함한다.
인버터(28)는 DC 링크 전압을 상 권선(22)으로 커플링하는 4 개의 파워 스위치(Q1-Q4)의 풀 브리지를 포함한다. 스위치(Q1-Q4)의 각각은 프리휠링 다이오드를 포함한다.
게이트 드라이버 모듈(30)은 제어기(38)로부터 수신된 제어 신호에 응답하여 스위치(Q1-Q4)의 개폐를 구동한다.
메인 파워 서플라이 전압 센서(32)는 신호 VDC를 제어기(38)에 출력하고, 제어기는 더 상세하게 후술되는 바와 같이 정상-상태 모드에서 모터 시스템(10)의 동작 상태를 결정한다.
전류 센서(34)는 감지 저항(R1 및 R2)의 쌍, 및 멀티플렉서(50)를 포함한다. 각각의 저항(R1, R2)은 인버터(28)의 하부 레그부(leg)에 위치되고 저항 중 하나(R2)는 좌에서 우로 여기될 때의 상 전류의 측정을 제공하고, 다른 저항(R1)은 우로부터 좌로 여기될 때에 상 전류의 측정을 제공한다. 멀티플렉서(50)는 감지 저항(R1, R2)에 의하여 출력되는 두 개의 신호 중 하나를 선택한다. 전류 센서(34) 양단의 전압은 전류 감지 신호(I_SENSE)로서 역 EMF 센서(36) 및 제어기(38)로 출력된다.
역 EMF 센서(36)는 제어기(38)로 출력되는 디지털 신호(BEMF)를 생성한다. 역 EMF 센서(36)더 상세한 설명이 이하 제공된다.
제어기(38)는 프로세서를 가진 마이크로콘트롤러, 메모리 디바이스, 및 복수 개의 주변 장치(예를 들어 ADC, 비교기, 타이머 등)를 포함한다. 메모리 디바이스는 프로세서에 의한 실행을 위한 명령, 및 프로세서에 의하여 사용되기 위한 제어 파라미터(예를 들어 전류 한계, 상승-시간 임계, 속도 임계, 프리휠링 기간, 앞선(advance) 기간, 지연 기간, 급전 기간 등)을 저장한다. 제어기(38)는 모터 시스템(10)의 동작을 담당하고 3 개의 제어 신호: DIR1, DIR2, 및 FW#을 생성한다. 제어 신호는 게이트 드라이버 모듈(30)로 출력되고, 이것은 이에 응답하여 인버터(28)의 스위치(Q1-Q4)의 개폐를 구동한다.
DIR1 및 DIR2는 인버터(28)를 통과하는, 그리고 따라서 상 권선(22)을 통과하는 전류의 방향을 제어한다. DIR1이 논리적으로 하이로 풀링되고 DIR2가 논리적으로 로우로 풀링되면, 게이트 드라이버 모듈(30)은 스위치 Q1 및 Q4를 닫고 스위치 Q2 및 Q3을 개방하며, 따라서 전류가 좌서 우로 상 권선(22)을 통하여 들어가도록 한다. 반대로, DIR2가 논리적으로 하이로 풀링되고 DIR1이 논리적으로 로우로 풀링되면, 게이트 드라이버 모듈(30)은 스위치 Q2 및 Q3를 닫고 스위치 Q1 및 Q4를 개방하며, 따라서 전류가 우에서 좌로 상 권선(22)을 통하여 들어가도록 한다. 그러므로 상 권선(22) 내의 전류는 DIR1 및 DIR2를 반전시킴으로써 정류된다. DIR1 및 DIR2 모두가 논리 로우로 풀링된다면, 게이트 드라이브 모듈(30)은 모든 스위치(Q1-Q4)를 개방한다.
FW#은 상 권선(22)을 DC 링크 전압으로부터 차단하고 상 권선(22) 내의 전류가 인버터(28)의 하측 루프 주위로 프리휠링하도록 야기하기 위하여 사용된다. 이에 상응하여, 논리적으로 로우로 풀링되는 FW# 신호에 응답하여, 게이트 드라이버 모듈(30)은 상측 스위치(Q1, Q3)가 개방되게 한다. 그러나, 다양한 스위치 조합을 사용하여, 예를 들어 하나 이상의 스위치를 개방함으로써 프리휠링이 달성될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또는, 상 권선(22)의 급전-해제가 인버터(28) 모두를 턴오프함으로써 달성될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
각각의 파워 스위치(Q1-Q4)는 오직 한 방향으로만 통전한다. 결과적으로, 전류는 하측 스위치(Q2, Q4) 중 하나를 통하여 그리고 다른 하측 스위치(Q2, Q4)의 프리휠링 다이오드를 통하여 프리휠링한다. 파워 스위치(예를 들어 MOSFET)의 특정 타입은 양방향으로 통전할 수 있다. 이에 상응하여, 프리휠링 다이오드를 통하여 프리휠링하는 것이 아니라, 양자의 하측 스위치(Q2, Q4)는 닫힘으로써 전류가 양자의 하측 스위치(Q2, Q4)를 통하여 프리휠링하게 할 수도 있으며, 즉 양자의 상측 스위치(Q1, Q3)를 개방하는 것에 추가하여, 양자의 하측 스위치(Q2, Q4)는 논리적으로 로우인 FW# 신호에 응답하여 닫힌다.
도 3은 제어기(38)의 제어 신호에 응답하여 스위치(Q1-Q4)에 허용된 상태들을 요약한다. 이제부터, 용어 '세팅(set)' 및 '클리어(clear)'는 신호가 논리 하이로 그리고 로우로 각각 풀링되었다는 것을 표시하기 위하여 사용될 것이다.
제어기(38)는 회전자(18)의 속도에 의존하여 3 개의 모드 중 하나에서 동작한다. 회전자(18)가 정지되면, 제어기(38)는 시동(start-up) 모드에서 동작하는데, 이것은 단지 순방향에서 회전하는 회전자(18)를 시동하기 위하여 채용된다. 회전자(18)가 순방향으로 움직이고 있기만 하면, 제어기(38)는 가속도 모드로 스위칭한다. 제어기(38)는 회전자(18)의 속도가 속도 임계를 초과할 때까지 가속도 모드에서 동작하고, 그 이후에 제어기(38)는 정상-상태 모드로 스위칭한다. 동작의 각각의 모드 내에서, 제어기(38)는 전용 회전자 센서에 대한 필요성이 없이 모터(14)를 제어하는 상이한 기법을 채용한다.
제어기(38)의 시동 모드 및 가속 모드의 세부 사항은 본 발명에 적합하지 않고, 따라서 간결함을 위해 본 명세서에는 포함되지 않는다. 제어기(38)의 적합한 시동 모드 및 가속 모드의 세부사항은 출원인의 이전에 공개된 PCT 특허 출원 제 WO2013/132247에서 찾아질 수 있다.
정상-상태 모드에서 동작할 때, 제어기(38)는 회전자(18)의 포지션을 결정하기 위하여 역 EMF 센서(36)를 활용한다. 이제 설명될 바와 같이, 역 EMF 센서(36)는 어떤 에지가 회전자(18)의 정렬된 포지션과 대응하는지에 대한 디지털 신호를 출력한다.
임의의 상당한 포화 또는 철극성(saliency)의 부재 시에, 상 권선(22)에 대한 전압 방정식은:
Vph= iphRph + Lph.diph/dt + Eph
여기에서 Vph는 상 권선(22) 양단의 전압이고, iph는 상 권선(22) 내의 전류이며, Rph는 상 권선(22)의 저항이고, Lph는 상 권선(22)의 인덕턴스이며, Eph는 회전자(18)에 의하여 상 권선(22) 내에 유도된 역 EMF이다.
회전자(18)가 정렬된 포지션에 있는 경우, 상 권선(22) 내에 유도된 역 EMF는 제로이다. 역 EMF에서의 각각의 부호변환점에서, 전압 방정식은 다음이 된다:
Vph = iphRph + Lph. diph/dt
iphRph 항은 역 EMF에서의 부호변환점 주위에서 무시될 수 있다. 결과적으로, 회전자(18)의 각각의 정렬된 포지션에 대하여, 전압 방정식은 다음으로 간략화된다:
Vph = Lph. diph/dt
역 EMF 센서(36)는 이러한 방정식을 사용하여 회전자(18)의 정렬된 포지션에 대응하는 에지를 가지는 출력 신호를 생성한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 역 EMF 센서(36)는 전압 센서(40), 증폭기(42), 미분기(44), 저역-통과 필터(46), 및 비교기(48)를 포함한다. 역 EMF 센서(36)는 전류 센서(34)로부터 전류 감지 신호(I_SENSE)를 수신한다.
전류 센서(34)는 감지 저항(R1 및 R2)의 쌍, 및 멀티플렉서(50)를 포함한다. 각각의 저항(R1, R2)은 인버터(28)의 하부 레그부(leg)에 위치되고 저항 중 하나(R2)는 좌에서 우로 여기될 때의 상 전류의 측정을 제공하고, 다른 저항(R1)은 우로부터 좌로 여기될 때에 상 전류의 측정을 제공한다. 멀티플렉서(50)는 감지 저항(R1, R2)에 의하여 출력되는 두 개의 신호 중 하나를 선택한다.
전압 센서(40)는 분압기(R5, R6 및 R7, R8)의 쌍, 차동 증폭기(52, 54)의 쌍 및 멀티플렉서(56)를 포함한다. 분압기(R5, R6 및 R7, R8)는 상 권선(22)의 반대측에 위치되고, 분압기(R5, R6, R7, R8)의 출력은 차동 증폭기(52, 54) 모두에 공급된다. 증폭기(52) 중 하나에 의해 출력된 신호는 좌에서 우로 여기되는 경우의 상 전압의 측정을 제공하고, 다른 증폭기(54)에 의해 출력된 신호는 우에서 좌로 여기되는 때의 상 전압의 측정을 제공한다. 멀티플렉서(56)는 증폭기(52, 54)에 의하여 출력되는 두 개의 신호 중 하나를 선택한다. 전압 센서(40)는 DC 링크 전압(VDC)에 비례하는 전압을 가지는 제 1 신호를 출력한다. 상 권선(22)이 여기되는 경우, 상 권선 양단의 전압(Vph)은 DC 링크 전압(VDC) 마이너스 파워 스위치(Q1-Q4) 양단의 전압 강하에 대응한다. 결과적으로, 전압 센서(40)에 의하여 출력되는 제 1 신호는 급전 도중에 상 권선(Vph) 양단에 비례하는 전압을 가진다.
제어기(38)에 의하여 출력되는 DIR1 신호는 멀티플렉서(50, 56) 모두에 대한 선택기 입력으로서 사용된다. 이에 상응하여, 멀티플렉서(50, 56)는 상 권선(22)을 통과하는 전류의 방향에 따라 증폭기(52, 54) 중 하나 및 감지 저항(R1, R2) 중 하나를 선택한다. 분압기(R5, R6, R7, R8)를 상 권선(22)의 반대측에 위치시킴으로써, 그리고 감지 저항(R1, R2)을 인버터(28)의 반대 레그부에 위치시킴으로써, 상 전압 및 상 전류는 프리휠링 및 급전 도중에 감지될 수도 있다.
증폭기(42)는 전류 센서(34)에 의하여 출력되는 I_SENSE 신호에 작용한다. 그러면 미분기(44)는 증폭기(42)의 신호 출력에 작용하고, 저역-통과 필터(46)는 미분기(44)에 의하여 출력된 신호에 작용한다. 전류 센서(34)는 상 권선(22) 내의 전류에 비례하는 전압을 가지는 제 2 신호를 출력하는 것으로 말할 수도 있다. 그러면 미분기(44)는 제 2 신호를 미분하고, 이에 응답하여 상 권선 내의 전류의 변화율 diph/dt에 비례하는 전압을 가지는 제 3 신호를 생성한다. 상 권선(22)의 인덕턴스는 일정하다고 간주되며(즉 모터(14)가 철극성이 없거나 거의 없고 포화 효과가 최소인 경우에 유효임) 따라서 제 3 신호의 전압은 Lph. diph/dt에 비례한다.
저역-통과 필터(46)는 단지 미분기(44)에 의하여 제 3 신호에 도입되었을 수도 있는 임의의 노이즈를 억제하기 위해서 채용된다. 만일 노이즈가 문제인 것으로 간주되지 않으면 필터(46)는 생략될 수도 있다. 도 4에서, 저역-통과 필터(46) 및 미분기(44)는 두 개의 별개의 컴포넌트인 것으로서 도시된다. 대안적으로는, 저역-통과 필터(46)는 미분기(44)의 일부인 것으로 구현됨으로써, 추가적 연산 증폭기에 대한 필요성을 회피할 수도 있다.
증폭기(42)는 제 1 신호 및 제 3 신호의 전압이 적합하게 스케일링됨으로써, 두 개의 신호의 전압이 상 권선(22) 내에 유도된 역 EMF가 제로가 되도록, 즉 이 전압들이 Vph = Lph. diph/dt 일 경우에 일치하도록 보장한다.
비교기(48)는 제 1 및 제 3 신호의 전압을 비교하고 비교에 응답하여 디지털 출력을 생성한다. 출력 신호는 제 1 신호의 전압이 제 2 신호의 전압보다 더 클 경우(즉 Vph > Lph. diph/dt인 경우) 논리적으로 하이(또는 대안적으로는 논리적으로 로우)이고, 제 1 신호의 전압이 제 2 신호의 전압보다 더 낮은 경우(즉 Vph < Lph. diph/dt인 경우) 논리적으로 로우(또는 대안적으로는 논리적으로 하이)이다. 그러므로 에지는 두 개의 신호의 전압이 일치할 경우, 즉 Vph = Lph. diph/dt인 때마다 출력 신호 내에 생성된다. 이러한 조건은 상 권선(22) 내에 유도된 역 EMF가 제로인 경우에 만족된다. 결과적으로, 회전자(18)가 정렬된 포지션에 있을 때에 에지가 출력 신호 내에 생성된다.
BEMF 신호 내의 하강 에지에 응답하여, 제어기(38)는 정류 기간(T_COM)을 획득하기 위하여 상 기간(T_PHASE)을 전기적 하프-사이클의 기간(T_HC)으로부터 감산한다:
T_COM = T_HC - T_PHASE
그러면 제어기(38)는 하강 에지 이후에 시간(T_COM)에서 상 권선(22)을 정류한다. 결과적으로, 제어기(38)는 상 권선(22)을 위상 기간(T_PHASE) 만큼 다음 회전자 정렬 포지션(rotor aligned position)에 상대적으로 정류한다. 만일 위상 기간이 양의 값이면, 정류는 회전자 정렬 포지션 이전에 발생한다(앞선 정류). 만일 위상 기간이 제로라면, 정류는 회전자 정렬 포지션에서 발생한다(동기 정류). 그리고, 만일 위상 기간이 음의 값이면, 정류는 회전자 정렬 포지션 이후에 발생한다(지연된 정류).
정상-상태 모드에서, 모터(14)에 사용되는 AC 메인 파워 서플라이(12)의 전압에 따라서, 상 권선(22)의 정류는 회전자 정렬 포지션 이전에 발생하거나(앞선 정류), 또는 정류가 회전자 정렬 포지션 이후에 발생한다(지연된 정류).
위에서 언급된 바와 같이, 메인 파워 서플라이 전압 센서(32)는 신호(VDC)를 제어기(38)에 출력한다. 시동되기 전에, 제어기(38)는 신호 VDC를 사용하여 모터에 공급되는 중인 AC 메인 서플라이 전압을 결정하고, 결정된 AC 메인 서플라이 전압을 상이한 국가들의 AC 메인 파워 서플라이들의 전압을 망라하는 전압 범위에 대응하는 저장된 미리 결정된 전압 범위와 비교한다. 예를 들어, 제어기(38)는 결정된 AC 메인 서플라이 전압을 85V-140V의 제 1 미리 결정된 전압 범위 및 180-265V의 제 2 미리 결정된 전압 범위와 비교할 수 있다. 후술되는 이유 때문에, 결정된 AC 메인 서플라이 전압(VDC에 기반하여 결정됨)이 제 1 미리 결정된 전압 범위 안에 속하면, 제어기(38)는 정상 상태 동작 중에 앞당긴 정류를 구현하도록 동작하고, 결정된 AC 메인 서플라이 전압(VDC에 기반하여 결정됨)이 제 2 미리 결정된 전압 범위 안에 속하면, 제어기(38)는 정상 상태 동작 중에 지연된 정류를 구현하도록 동작한다. 그러므로, 제어기(38)는, 모터(14)에 사용될 AC 메인 전압 서플라이 및 모터(14)가 사용되는 국가와 무관하게, 모터(14)가 효과적으로 동작하게 할 수 있다.
AC 메인 전압 서플라이가 앞당긴 정류 또는 지연된 정류에 대한 허용가능한 전압 범위 중 하나에 속하지 않는 경우에, 모터는 시동되지 않을 것이고 시스템은 지정된 대기 모드에 진입할 것이다.
앞당긴 정류는, 상대적으로 낮은 AC 메인 전압이 AC 메인 파워 서플라이(12)에 의해 제공될 경우에 정상-상태 모드 중에 구현된다. 특히, 메인 파워 서플라이 전압이 상대적으로 낮은 경우, 상 권선(22) 내로 들어가는 상 전류의 레벨은 느린 속도로 상승할 수 있고, 소망된 출력 파워를 얻기 위해서 충분한 상 전류가 전기적 반-사이클에 걸쳐 권선(22) 내로 들어가는 것을 보장하는 것이 어려울 수 있다. 예를 들어 60krpm을 넘는 높은 회전 속도에서는, 권선 내에 유도된 역 EMF가 상대적으로 높을 수 있고, 이것은 소망된 출력 파워를 얻기 위해서 상 권선(22) 내로 충분한 상 전류를 보내는 능력에도 영향을 줄 수 있다.
권선(22) 내의 역 EMF의 부호변환점에 대한 상 권선(22)의 정류를 앞당기면, 전기적 반-사이클의 과정 중에 더 많은 상 전류가 권선(22) 내로 들어가게 할 수 있고, 따라서 모터가 소망된 출력 파워에서 작동하게 할 수 있다. 더 나아가, 영구 자석 모터 토크-전류 비는 상 전류의 파형이 역 EMF의 파형과 매칭될 때 최대가 된다. 권선(22) 내의 역 EMF의 부호변환점에 대한 권선(22)의 정류를 앞당김으로써, 권선 내로 들어가는 상 전류의 파형은 권선 내에 유도된 역 EMF의 파형에 더 가깝게 따라가도록 제어될 수 있다.
상대적으로 낮은 메인 서플라이 전압에서, 앞당긴 정류 도중의 상 전류(80), 역 EMF(82), 및 인가된 전압(84)의 예시적인 파형들을 도 5에서 볼 수 있다.
지연된 정류는, 상대적으로 높은 AC 메인 전압이 AC 메인 파워 서플라이(12)에 의해 제공될 경우에 정상-상태 모드 중에 구현된다. 특히, 메인 파워 서플라이 전압이 상대적으로 높은 경우, 권선 내로 들어가는 상 전류의 레벨은 더 낮은 메인 파워 서플라이 전압에 의해 제공되는 속도에 비해 더 빠른 속도로 상승할 수 있다. 권선(22) 내의 역 EMF의 부호변환점에 대한 상 권선(22)의 정류가 이렇게 더 높은 전압에서 앞당겨진다면, 상 전류의 파형은 권선(22) 내에 유도된 역 EMF의 파형을 가깝게 따라가지 않을 것이고, 상 전류는 역 EMF를 빠르게 리드할 수 있어서, 결과적으로 모터 성능의 효율이 떨어지게 될 것이다.
본 출원의 발명자들은, 상 권선(22) 내에 유도된 상 전류의 레벨이 더 낮은 메인 파워 서플라이 전압에 의해 제공되는 속도에 비해 더 높은 메인 파워 서플라이 전압에 대해서 더 빠른 속도로 증가하기 때문에, 충분한 레벨의 전류가 전기적 반-사이클 내에 권선(22) 내로 들어갈 수 있어서, 권선(22)의 정류가 권선(22) 내의 역 EMF의 부호변환점에 비해 지연되는 경우에도 소망된 출력 파워를 얻을 수 있다는 것을 발견했다. 더 나아가, 메인 파워 서플라이 전압이 상대적으로 높은 경우 권선(22)의 정류를 지연시킴으로써, 그리고 권선(22) 내로 들어가는 상 전류의 레벨이 더 빠른 속도로 상승하면, 권선 내로 들어가는 상 전류는 권선(22) 내에 유도된 역 EMF를 더 가깝게 따라가도록 제어될 수 있다.
상대적으로 높은 메인 전압에서, 지연된 정류 도중의 상 전류(80), 역 EMF(82), 및 인가된 전압(84)의 예시적인 파형들을 도 6에서 볼 수 있다.
그러므로, 제어기(38)는, 권선(22) 내의 역 EMF의 부호변환점에 대한 모터의 상 권선(22)의 정류를 모터(14)가 동작하는 국가의 메인 파워 서플라이 전압의 레벨에 따라서 앞당기거나 지연시킴으로써, 상이한 메인 파워 서플라이 전압을 가지는 국가들에서 모터(14)가 효율적으로 동작하게 할 수 있다.
모터(14)를 제어하는 방법(100)이 도 7에 개략적으로 도시되고, 이러한 방법은 모터(14)의 메인 파워 서플라이 전압을 측정하는 단계(102), 상기 메인 파워 서플라이 전압이 제 1 국가의 메인 파워 서플라이를 나타내는 제 1 범위 내에 속하는지 또는 제 2 국가의 메인 파워 서플라이를 나타내는 제 2 범위 내에 속하는지 여부를 결정하는 단계(104), 상기 메인 파워 서플라이 전압이 상기 제 1 범위 내에 속하는 경우, 권선 내의 역 EMF의 부호변환점(zero-crossing)에 대한 모터의 권선의 정류를 앞당기는 단계(106), 및 상기 메인 파워 서플라이 전압이 상기 제 2 범위 내에 속하는 경우, 권선 내의 역 EMF의 부호변환점에 대한 권선의 정류를 지연시키는 단계(108)를 포함한다.
위에서 언급된 바와 같이, 영구 자석 모터 토크-전류 비는 상 전류의 파형이 역 EMF의 파형과 매칭될 때 최대가 된다. 또한, 제어기(38)는, 급전 기간, 즉 상 전류가 상 권선(22) 내로 들어가는 동안의 기간, 및 급전-해제 기간, 즉 전류가 상 권선(22)을 떠나게 되는 기간의 지속시간과 형태를 제어함으로써, 효율을 개선하기 위해서 권선(22) 내의 상 전류의 파형을 역 EMF의 파형과 최적으로 매칭하도록 시도할 수 있다.
도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 제어기(38)가 역 EMF의 부호변환점에 비해 앞당긴 정류를 사용하여 동작하는 경우, 즉 AC 메인 서플라이 전압이 상대적으로 낮은 경우, 전기적 사이클의 각각의 절반은 제 1 급전 기간(62), 제 1 급전-해제 기간(64), 제 2 급전 기간(66), 및 제 2 급전-해제 기간(60)으로 분할된다. 여기에서, 급전-해제 기간(64, 60)은 프리휠링 기간이고, 따라서 이와 같이 불릴 수도 있다. 제 1 프리휠링 기간(64)은 제 1(62) 및 제 2(66) 급전 기간 사이에 생기고, 제 2 프리휠링 기간(60)은 제 2 급전 기간(66) 이후에 생긴다.
메인 파워 서플라이 전압이 상대적으로 낮은 경우, 상 권선(22) 내의 상 전류의 레벨은 상대적으로 낮은 속도로 증가한다. 그럼에도 불구하고, 메인 파워 서플라이 전압이 상대적으로 낮은 경우 권선(22)의 정류가 권선(22) 내의 역 EMF의 부호변환점에 비해 앞당겨지기 때문에, 상 전류는 권선(22) 내에 유도된 역 EMF를 빠르게 리드할 수 있다. 제 1 프리휠링 기간(64)은 권선(22) 내의 상 전류의 상승을 점검하여, 상 전류가 권선(22) 내에 유도된 역 EMF를 더 빠르게 따라가서, 결과적으로 모터가 더 효율적으로 동작하게 할 수 있다. 제 2 프리휠링 기간(60)은 하강하는 역 EMF의 구역에서 발생하고, 여기에서 주어진 레벨의 전류에; 대해서 더 적은 토크가 얻어진다. 이에 따라서, 이러한 구역 내에서 프리휠링함으로써, 더 효율적인 모터가 실현될 수 있다.
도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 제어기(38)가 역 EMF의 부호변환점에 비해 지연된 정류를 사용하여 동작하는 경우, 즉 AC 메인 서플라이 전압이 상대적으로 높은 경우, 전기적 사이클의 각각의 절반은 하나의 급전 기간(68) 및 그 후의 하나의 급전-해제 기간(70)으로 분할된다. 여기에서, 하나의 급전-해제 기간(70)은 하나의 프리휠링 기간을 포함하고, 지금부터는 이에 따라 불릴 것이다. 하나의 프리휠링 기간(70)이 하나의 급전 기간(68) 이후에 생긴다.
상대적으로 높은 메인 파워 서플라이 전압에서, 상 권선(22) 내의 상 전류의 레벨은 상대적으로 빠른 속도로 증가한다. 상대적으로 높은 전압에서의 지연된 정류 도중에, 급전 기간 중에 상대적으로 빠르게 상승하고 급전-해제 기간 중에 감소하기 이전에, 초기에 상 전류는 권선(22) 내에 유도된 역 EMF를 따라간다. 하나의 급전 기간(68) 및 하나의 프리휠링 기간(70)만을 사용함으로써, 스위칭 손실이, 예를 들어 각각의 전기적 반-사이클마다 여러 급전 및 프리휠링 기간을 포함하는 방법에 비하여 감소될 수 있다. 메인 파워 서플라이 전압이 상대적으로 높은 경우, 단일 급전 기간(68) 및 단일 프리휠링 기간(70)을 포함하는 전기적 반-사이클이, 예를 들어 여러 급전 및/또는 프리휠링 기간을 포함하는 전기적 반-사이클보다, 역 EMF를 더 가깝게 따라가는 상 전류를 제공할 수 있고, 따라서 더 효율적인 동작을 제공할 수 있다는 것이 발견되었다.
그럼에도 불구하고, 메인 파워 서플라이 전압이 상대적으로 높은 경우, 상대적으로 낮은 전압에서의 앞당긴 정류를 사용하여 동작하는 것에 관련하여 전술된 바와 같이, 전기적 반-사이클이 상이한 급전 및 급전-해제 기간들로 분할될 수 있다는 것 또한 예상된다.

Claims (6)

  1. 무브러시 영구 자석 모터를 제어하는 방법으로서,
    모터의 메인(mains) 파워 서플라이 전압을 측정하는 단계;
    상기 메인 파워 서플라이 전압이 제 1 국가의 메인 파워 서플라이를 나타내는 제 1 범위 내에 속하는지 또는 제 2 국가의 메인 파워 서플라이를 나타내는 제 2 범위 내에 속하는지 여부를 결정하는 단계;
    상기 메인 파워 서플라이 전압이 상기 제 1 범위 내에 속하는 경우, 권선 내의 역 EMF의 부호변환점(zero-crossing)에 대한 모터의 권선의 정류를 앞당기는 단계; 및
    상기 메인 파워 서플라이 전압이 상기 제 2 범위 내에 속하는 경우, 권선 내의 역 EMF의 부호변환점에 대한 권선의 정류를 지연시키는 단계를 포함하는, 무브러시 영구 자석 모터 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 범위는 상기 제 2 범위 내의 전압보다 낮은 전압을 포함하는, 무브러시 영구 자석 모터 제어 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 방법은,
    전기적 사이클의 각각의 절반을 적어도 하나의 급전(energisation) 기간 및 적어도 하나의 급전-해제(de-energisation) 기간으로 분할하는 단계를 포함하고,
    상기 메인 파워 서플라이 전압이 제 2 범위 내에 속하는 경우, 상기 급전 기간은 단일 급전 기간을 포함하고, 상기 급전-해제 기간은 단일 급전-해제 기간을 포함하며, 상기 급전-해제 기간은 상기 급전 기간 이후에 발생하는, 무브러시 영구 자석 모터 제어 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은,
    전기적 사이클의 각각의 절반을 적어도 하나의 급전 기간 및 적어도 하나의 급전-해제 기간으로 분할하는 단계를 포함하고,
    상기 메인 파워 서플라이 전압이 제 1 범위 내에 속하는 경우, 전기적 사이클의 각각의 절반은 제 1 급전 기간, 제 1 급전-해제 기간, 제 2 급전 기간, 및 제 2 급전-해제 기간으로 분할되며, 상기 제 1 급전-해제 기간은 상기 제 1 급전 기간과 제 2 급전 기간 사이에 발생하고, 상기 제 2 급전-해제 기간은 상기 제 2 급전 기간 이후에 발생하는, 무브러시 영구 자석 모터 제어 방법.
  5. 데이터 캐리어로서,
    무브러시 영구 자석 모터의 제어기의 하나 이상의 프로세서가,
    모터의 메인 파워 서플라이 전압을 측정하고,
    상기 메인 파워 서플라이 전압이 제 1 국가의 메인 파워 서플라이를 나타내는 제 1 범위 내에 속하는지 또는 제 2 국가의 메인 파워 서플라이를 나타내는 제 2 범위 내에 속하는지 여부를 결정하며,
    상기 메인 파워 서플라이 전압이 상기 제 1 범위 내에 속하는 경우, 권선 내의 역 EMF의 부호변환점에 대한 모터의 권선의 정류를 앞당기고,
    상기 메인 파워 서플라이 전압이 상기 제 2 범위 내에 속하는 경우, 권선 내의 역 EMF의 부호변환점에 대한 권선의 정류를 지연시키도록 동작하게 하기 위한 머신 판독가능 명령을 포함하는, 데이터 캐리어.
  6. 무브러시 영구 자석 모터로서,
    권선 및 제어기를 포함하고,
    상기 제어기는,
    모터의 메인 파워 서플라이 전압을 측정하고,
    상기 메인 파워 서플라이 전압이 제 1 국가의 메인 파워 서플라이를 나타내는 제 1 범위 내에 속하는지 또는 제 2 국가의 메인 파워 서플라이를 나타내는 제 2 범위 내에 속하는지 여부를 결정하며,
    상기 메인 파워 서플라이 전압이 상기 제 1 범위 내에 속하는 경우, 권선 내의 역 EMF의 부호변환점에 대한 권선의 정류를 앞당기고,
    상기 메인 파워 서플라이 전압이 상기 제 2 범위 내에 속하는 경우, 권선 내의 역 EMF의 부호변환점에 대한 권선의 정류를 지연시키도록 구성되는, 무브러시 영구 자석 모터.
KR1020217000637A 2018-07-17 2019-05-17 무브러시 영구 자석 모터를 제어하는 방법 KR102555790B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1811687.1A GB2575645B (en) 2018-07-17 2018-07-17 A method of controlling a brushless permanent magnet motor
GB1811687.1 2018-07-17
PCT/GB2019/051375 WO2020016548A1 (en) 2018-07-17 2019-05-17 A method of controlling a brushless permanent magnet motor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210019077A true KR20210019077A (ko) 2021-02-19
KR102555790B1 KR102555790B1 (ko) 2023-07-17

Family

ID=63273164

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217000637A KR102555790B1 (ko) 2018-07-17 2019-05-17 무브러시 영구 자석 모터를 제어하는 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11588424B2 (ko)
JP (1) JP7161598B2 (ko)
KR (1) KR102555790B1 (ko)
CN (1) CN112400274B (ko)
GB (1) GB2575645B (ko)
WO (1) WO2020016548A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115267635B (zh) * 2022-07-04 2023-10-13 上海技涵电子科技有限公司 霍尔元件安装校验方法、装置、计算机设备及存储介质

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007515919A (ja) * 2003-12-22 2007-06-14 フィッシャー アンド ペイケル アプライアンシーズ リミテッド 単一巻線逆ｅｍｆ感知ブラシレスｄｃモータ
KR20140057381A (ko) * 2010-04-16 2014-05-12 다이슨 테크놀러지 리미티드 브러시리스 영구 자석 모터의 제어
KR20140107668A (ko) * 2010-04-16 2014-09-04 다이슨 테크놀러지 리미티드 브러시리스 모터의 제어
JP2015002674A (ja) * 2013-06-13 2015-01-05 ダイソン テクノロジー リミテッド ブラシレス永久磁石モータを制御する方法
KR20160018753A (ko) * 2013-06-13 2016-02-17 다이슨 테크놀러지 리미티드 브러시리스 영구자석 모터의 제어 방법
KR20210137575A (ko) * 2019-03-28 2021-11-17 다이슨 테크놀러지 리미티드 브러시리스 영구 자석 모터의 로터 위치 결정 방법

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4546293A (en) 1982-08-24 1985-10-08 Sundstrand Corporation Motor control for a brushless DC motor
US4549122A (en) 1983-09-14 1985-10-22 Allen-Bradley Company Method and circuit for DC motor field regulation with speed feedback
JPS60148505A (ja) 1984-01-12 1985-08-05 松下電工株式会社 ヘア−ドライヤ
US4949021A (en) 1988-11-14 1990-08-14 Sunstrand Corporation Variable speed constant frequency start system with selectable input power limiting
US5029263A (en) 1989-10-19 1991-07-02 Sundstrand Corporation Electric start control of a VSCF system
US5168202A (en) 1991-08-30 1992-12-01 Platt Saco Lowell Corporation Microprocessor control of electric motors
US5448141A (en) 1994-03-18 1995-09-05 North Carolina State University Adjustable speed drive for residential applications
JPH09238479A (ja) 1996-03-04 1997-09-09 Sharp Corp インバータ装置
FR2747521B1 (fr) * 1996-04-12 1998-06-26 Sgs Thomson Microelectronics Commande d'un moteur sans collecteur
JPH09294389A (ja) 1996-04-24 1997-11-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 動力発生装置とこれを使用する掃除機
KR0138449Y1 (ko) 1996-07-20 1999-05-15 오정현 모발 건조기의 안정화 회로
AUPO478297A0 (en) 1997-01-24 1997-02-20 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Improvements in high speed electric motors
US6147465A (en) 1999-03-25 2000-11-14 General Electric Company Microprocessor controlled single phase motor with external rotor having integral fan
US6901212B2 (en) * 2002-06-13 2005-05-31 Halliburton Energy Services, Inc. Digital adaptive sensorless commutational drive controller for a brushless DC motor
US7002311B2 (en) 2004-03-18 2006-02-21 Minebea Co., Ltd. Motor speed sensor advancement emulation and compensation
KR100815429B1 (ko) 2005-12-14 2008-03-20 이옥재 무변출력 무정류자 직류전동기를 이용한 발전장치
US7821217B2 (en) 2006-05-22 2010-10-26 Black & Decker Inc. Electronically commutated motor and control system employing phase angle control of phase current
TWI425761B (zh) 2009-02-20 2014-02-01 Sunonwealth Electr Mach Ind Co Adjustable delay time control system for motors
CN101841291B (zh) 2009-03-20 2012-08-22 中山大洋电机股份有限公司 一种直流无刷电机控制方法
GB201006387D0 (en) * 2010-04-16 2010-06-02 Dyson Technology Ltd Control of a brushless motor
GB201006396D0 (en) * 2010-04-16 2010-06-02 Dyson Technology Ltd Control of a brushless motor
EP2783464B1 (de) 2011-11-24 2017-03-15 EBM-Papst Mulfingen GmbH&CO. KG Elektronischer schaltkreis und verfahren zum ansteuern eines halbleiterschalters
GB2500013B (en) * 2012-03-06 2014-06-11 Dyson Technology Ltd Sensorless control of a brushless permanent-magnet motor
US9515588B2 (en) 2012-03-06 2016-12-06 Dyson Technology Limited Sensorless control of a brushless permanent-magnet motor
US9106167B2 (en) * 2012-08-31 2015-08-11 Melexis Technologies Nv Method and apparatus for driving a sensorless BLDC/PMSM motor
US9431938B2 (en) * 2013-06-13 2016-08-30 Dyson Technology Limited Method of controlling a brushless permanent-magnet motor
GB2515081B (en) 2013-06-13 2015-10-28 Dyson Ltd Thermal protection of a brushless motor
KR101518663B1 (ko) 2014-02-04 2015-05-11 주식회사 터보이온코리아 모발 건조기
DE102014210885A1 (de) 2014-06-06 2015-12-17 Conti Temic Microelectronic Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Betriebs eines Elektromotors
JP2016059387A (ja) 2014-09-12 2016-04-25 日本電産株式会社 電気機器
JP6498414B2 (ja) 2014-10-22 2019-04-10 ローム株式会社 ファンモータ駆動装置ならびにそれを用いた冷却装置および電子機器
GB2536195A (en) 2015-02-18 2016-09-14 Melexis Technologies Nv A single phase motor drive circuit and a method of driving a single phase motor
GB2545245A (en) * 2015-12-10 2017-06-14 Dyson Technology Ltd Determining the parked position of a permanent-magnet motor
JP6560185B2 (ja) * 2016-12-06 2019-08-14 ミネベアミツミ株式会社 モータ駆動制御装置及びモータ駆動制御装置の制御方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007515919A (ja) * 2003-12-22 2007-06-14 フィッシャー アンド ペイケル アプライアンシーズ リミテッド 単一巻線逆ｅｍｆ感知ブラシレスｄｃモータ
KR20140057381A (ko) * 2010-04-16 2014-05-12 다이슨 테크놀러지 리미티드 브러시리스 영구 자석 모터의 제어
KR20140107668A (ko) * 2010-04-16 2014-09-04 다이슨 테크놀러지 리미티드 브러시리스 모터의 제어
JP2015002674A (ja) * 2013-06-13 2015-01-05 ダイソン テクノロジー リミテッド ブラシレス永久磁石モータを制御する方法
KR20160018753A (ko) * 2013-06-13 2016-02-17 다이슨 테크놀러지 리미티드 브러시리스 영구자석 모터의 제어 방법
KR20210137575A (ko) * 2019-03-28 2021-11-17 다이슨 테크놀러지 리미티드 브러시리스 영구 자석 모터의 로터 위치 결정 방법

Also Published As

Publication number Publication date
GB2575645B (en) 2020-09-30
CN112400274A (zh) 2021-02-23
JP2021531718A (ja) 2021-11-18
JP7161598B2 (ja) 2022-10-26
GB2575645A (en) 2020-01-22
GB201811687D0 (en) 2018-08-29
WO2020016548A1 (en) 2020-01-23
US20210265926A1 (en) 2021-08-26
CN112400274B (zh) 2024-04-09
GB2575645A8 (en) 2020-06-10
US11588424B2 (en) 2023-02-21
KR102555790B1 (ko) 2023-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6375431B2 (ja) 永久磁石モータのロータ位置の決定方法
KR101521199B1 (ko) 전기 기계의 제어
KR101404564B1 (ko) 전기 기계의 제어
KR101650803B1 (ko) 영구자석 모터의 회전자 포지션을 결정하는 방법
KR101845322B1 (ko) 브러시리스 영구자석 모터의 제어 방법
KR20150119421A (ko) 브러시리스 모터용 구동 회로
JP2013188133A (ja) ブラシレス永久磁石モータのセンサレス制御
US20130127384A1 (en) Method of controlling a brushless motor
GB2500013A (en) Sensorless control of a brushless permanent-magnet motor
WO2022074361A1 (en) A method of controlling a brushless permanent-magnet motor
KR102555790B1 (ko) 무브러시 영구 자석 모터를 제어하는 방법
US20220014125A1 (en) Method of controlling a brushless permanent magnet motor
WO2023214148A1 (en) A method of controlling a brushless permanent magnet motor
WO2022074360A1 (en) A method of controlling a brushless permanent-magnet motor

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant