KR20030087698A - 모터의 상 전류 검출 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터의 상 전류 검출 방법에 관한 것으로, 모터를 정지시킨 상태에서 소정 주기로 상 전류 값을 N회 연속 읽어들이고 이를 합산하는 단계와, 상기 합산된 상 전류 값을 N으로 나누어 보상치를 구하는 단계와, 모터 동작 후, 읽어들인 상 전류 값에 상기 보상치를 연산하여 상 전류를 검출하는 단계를 포함하므로 오프셋을 보정하여 보다 정확한 상 전류를 구할 수 있고 결국, 정확한 모터 제어가 가능하다.

Description

모터의 상 전류 검출 방법{Method for Detecting Phase Current in Motors}

본 발명은 모터에 관한 것으로 특히, 모터의 상 전류 검출 방법에 관한 것이다.

모터를 정확히 제어하기 위하여 모터토크가 측정될 수 있도록 모터에 흐르는 전류를 측정하여야 한다. 기존에 종래 모터의 전류 측정이 이루어질 수 있도록 하기 위하여 모터 구동회로에 제공된 다수의 전류 감지 저항이 이용될 수 있도록 하는 것이 제안된 바 있다. 단일 저항이 모터의 각 상에 직렬로 제공되고, 각 저항의 양단 전압은 저항을 통하여 흐르는 전류에 비례한다. 그러나, 이는 저항마다 하나씩 다수의 전류감지회로를 필요로 한다.

일반적으로, 모터, 특히 전동기 제품에 사용되는 모터에 있어서는 모터를 정확히 제어하기 위해서 모터에 흐르는 상 전류의 크기를 검출하는 일이 매우 중요하다. 왜냐하면, 토크 증강, 슬립(slip) 보상, 스톨(stall) 방지, 데드 타임(dead time) 보상 등의 RF 방식의 인버터의 거의 모든 제어 알고리즘에는 전류의 크기에 대한 정보가 필요하기 때문이다. 통상 산업 현장에서 사용되고 있는 전동기는 3상 유도 전동기이며, 따라서, 어느 한 상의 전류는 3상 대칭 형태를 가지는 사인파 교류 신호이다.

일반적인 상 전류 검출 회로는 도 1과 같이, 모터(11)로 상 전류를 위상 제어를 통해 공급하는 인버터부(12)와, 상기 인버터부(12)의 각 상 전류를 감지하는 상 전류 감지부(13)와, 상기 상 전류 감지부(13)로부터 출력되는 아날로그 상 전류 값을 디지털로 변환하여 인식하고 그에 따라 인버터를 제어하는 프로세서(14)로 구성된다.

이와 같이, 구성된 종래 기술의 상 전류 검출 방법을 설명하면 다음과 같다.

종래에는 도 2와 같이, 프로세서(14)를 리셋시키고, 모터(11)가 동작되는 동안 소정 주기로 상 전류를 읽어들이고(S201), 디지털 값으로 변환하여 검출하였다(S202).

종래의 모터의 상 전류 검출 방법은 상 전류 센싱 회로의 구성적 특징상 OP 앰프, 저항 등의 소자를 포함하고 있으므로 저항의 미스매칭(mismatching), OP 앰프의 DC 오프셋(Offset)이 발생할 수 있으며, 전원 전압의 변동에 의해서도 상 전류 검출 값의 오차가 발생하고 결국 모터 제어 성능의 저하를 초래한다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 상 전류 감지의 오차들을 적절히 보상하여 정확한 상 전류 검출이 가능한 상 전류 감지 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 모터의 상 전류 감지 회로를 나타낸 회로도

도 2는 종래의 일반적인 모터의 상 전류 검출 방법을 나타낸 플로우 차트

도 3은 본 발명의 모터의 상 전류 검출 방법을 나타내 플로우 차트

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 모터의 상 전류 검출 방법은 모터를 정지시킨 상태에서 소정 주기로 상 전류 값을 N회 연속 읽어들이고 이를 합산하는 단계와, 상기 합산된 상 전류 값을 N으로 나누어 보상치를 구하는 단계와, 모터 동작 후, 읽어들인 상 전류 값에 상기 보상치를 연산하여 상 전류를 검출하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 모터의 상 전류 검출 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 모터의 상 전류 검출 방법을 나타낸 플로우 차트이다.

상술한 일반적인 상 전류 감지 회로의 경우, 상 전류 감지부에 OP 앰프 등 각종 소자가 연계 구성되는데, 이러한 OP 앰프는 입력에 대한 오프셋 출력 전압을 가지고 있고, 각 상의 전류가 흐르는 감지단별 저항의 부정합(mismatching) 또한 발생하고 있으므로 모터 동작시에는 실제 전류에 비해 높은 감지출력이 발생한다. 이와 같은 이유로 인해 모터 정지시 허용치 이상의 감지출력이 발생하게 된다.

따라서, 본 발명에서는 모터 정지시 모터의 상 전류 감지 회로에서 비정상적으로 출력되는 감지값을 보상하여 정확한 상 전류 측정을 수행하고자 한다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 모터의 상 전류 검출 방법은 먼저, 모터를 오프 시키고, 프로세서를 리셋(S301)시킨 후 진행한다.

이어서, 소정 주기로 상 전류를 N회 읽어들여, 이를 디지털 값으로 변환하여 합산한다(S302). 이 때, 소정 주기는 예를 들어, 62.5㎲로 한다.

그리고 합산된 상 전류 값을 N으로 나누어 보상치를 산출하여 저장한다(S303).

이때 상 전류는 모터의 각 상(R, S, T)으로부터 출력되는 값들이다. 따라서, 모터를 정지시킨 후, N회 읽어들이는 상 전류 값들도 각 상별로 감지하며, 보상치는 각 상별로 계산된다.

이와 같이, N 회 계속하여 감지된 상 전류 값들을 각각의 상별로 합산시키게 되면, 각각의 상별로 누적된 값은 각각 (I_r1+I_r2+.....+I_rn=T_I_r), (I_s1+I_s2+.....+I_sn=T_I_s), (I_t1+I_t2+.....=T_I_t)이다.

상기 누적된 상 전류 값들을 각각 N으로 나누어주면, 이 값(T_I_r/N, T_I_s/N, T_I_t/N)이 보상치가 된다.

모터 정지 후 상 전류 값을 N회 측정하는 것은 1회의 상 전류 측정으로는 오차가 생길 가능성이 많기 때문에, N회 측정하여 그 평균치를 구함으로써 오차 정도를 줄이고자 함이다.

이와 같이, 각 상별로 보상치의 계산을 완료한 후, 모터를 다시 동작시킨다(S304).

이어, 소정 주기로 각 상별로 상 전류 값을 읽어들인다(S305). 여기서의 소정 주기는 모터 오프시의 보상치를 계산하기 위해 N회의 상 전류 값 측정할 때의주기와 같이 한다. 따라서, 여기서는 62.5㎲이다.

읽어들인 각 상(R, S, T)별 상 전류 값을 디지털 값(I_r, I_s, I_t)으로 변환하고 그 값에서 상기 보상치(T_I_r/N, T_I_s/N, T_I_t/N)를 감산하여 각각의 최종 상 전류 값(I_r- T_I_r/N, I_s- T_I_s/N, I_t- T_I_t/N)을 검출한다(S306).

이 경우는 상기 최종 상 전류 값은 모터 동작시의 상 전류 값이며, 실제 상 전류 값이 요구되는 프로세서나 블록에 이용될 수 있는 값이다.

상기와 같은 본 발명의 모터의 상 전류 검출 방법은 상 전류의 감지 회로에서 구성되는 소자로 인해 발생할 수 있는 오차를 보상치로 미리 계산하여, 계속되는 상 전류 검출시 감산함으로써, 모터의 상 전류 감지 회로의 구성부의 회로 연결시 필연적으로 발생하는 오프셋을 보정하여 보다 정확한 상 전류를 구할 수 있고 결국, 정확한 모터 제어가 가능하다.

Claims (3)

1. 모터를 정지시킨 상태에서 소정 주기로 상 전류 값을 N회 연속 읽어들이고 이를 합산하는 단계;

   상기 합산된 상 전류 값을 N으로 나누어 보상치를 구하는 단계;

   모터 동작 후, 읽어들인 상 전류 값에 상기 보상치를 연산하여 상 전류를 검출하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 모터의 상 전류 검출 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 보상치를 연산하는 단계는 상기 모터 동작 후 읽어들인 상 전류 값에서 보상치를 감산하는 단계임을 특징으로 하는 모터의 상 전류 검출 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 상 전류 감지는 각 상에 대하여 독립적으로 수행됨을 특징으로 하는 모터의 상 전류 검출 방법.