본 논문에서는 집중권 BLDC 전동기의 권선 착자 공정에서 발생하는 착자 불량을 진단할 수 있는 새로운 방법을 제안한다. 착자 불량 모델을 이용한 컴퓨터 시뮬레이션과 압축기를 이용한 효율 시험을 통해 권선 착자 불량이 BLDC 전동기의 에너지 효율 저감을 야기할 수 있음을 입증하였다. 제안된 방식은 착자 공정이 완료된 후에 BLDC 전동기를 구동하는 시험 과정에서 인버터를 이용하여 권선 착자 불량을 진단한다. 압축기용 BLDC 전동기에 대한 실험을 통해 권선 착자 불량을 높은 감도로 찾아낼 수 있음을 보인다.
Recently, high-performance BLDC(Brushless DC) motors are being applied to various fields such as industrial and personal mobility devices and drones. To achieve the best performance of BLDC, sensors such as hall sensors, encoders, and resolvers are used to determine the position of the rotor, and various speed control technologies are being developed. However, due to problems with high-speed control due to external environmental factors and frequency bandwidth of semiconductor sensing devices, research on BLDC motors without semiconductor sensing devices is in progress. Therefore, in this study, a signal brush was added to the end of the rotor of a BLDC motor and the rotor position of the BLDC motor was detected by analyzing the signal output through the signal brush.
Recently, it is increased to apply sensorless drive for BLDC (Brushless DC) motor to maximize operating efficiency and fuel efficiency to an electrical component of (H)EV. Especially, Electric vehicle component promotes a fuel efficiency enhancement by the carbon dioxide emissions regulation of a vehicle becoming the principal of the environmental pollution globally, the oil price hike that continued increasingly. We suggested the air compressor which applied BLDC motor for electric vehicle component and compared suggested BLDC motor with the conventional DC motor. The experimental results show that the driving efficiency was increased and was inproved compressive force by suggested BLDC motor.
Generally, the digital controller has many advantages such as high precision, robustness to electrical noise, capability of flexible programming and fast response to the load variation. In this study, we have established proper mathematical equivalent model of Brushless DC (BLDC) motor and estimated the motor parameter by means of the back-emf measurement as being the step input to the controlled target BLDC motor. And the validity of proposed estimation method is confirmed by the test result of step response. As well, we have designed the reasonable digital controller as a consequence of the root locus method which is obtained from the open-loop transfer function of BLDC motor with hall sensor, and the determination of control gain for variable speed control. Here, revised Ziegler-Nichols tuning method is applied for the proper digital gain establishment, and the system stability is verified by the frequency domain analysis with Bode-plot and experimentation.
A simple fault correction method for rotor position detection of a brushless DC(BLDC) motor with trapezoidal back EMF(electromotive force) using a Hall effect latch unit is presented. The reason why the Hall effect latch unit does not operate properly during the startup of a BLDC motor is thoroughly explained. To solve this problem, a simple code change method and its hardware implementation issues are proposed and discussed.
An advanced simulation model for brushless dc (BLDC) motor drives using Matlab is presented. In the developed model, the dynamic characteristics of speed and torque as well as voltages and currents of pwm inverter components can be effectively monitored and analyzed. Therefore, it can be expected that the developed simulation model can be an easy-to-design tool for the development of BLDC motor drives including control algorithms and topological variations with reduced computation time and memory size.
This paper presents the acoustic noise and mechanical vibration reduction of a coreless brushless DC motor with an air dynamic bearing used in a digital lightening processor. The coreless brushless DC motor does not have a stator yoke or stator slot to remove the unbalanced force caused by the interaction between the stator yoke and the rotor magnet. An unbalanced force makes slotless brushless DC motors vibrate and mechanically noisy, and the attractive force between the magnet and the stator yoke increases power consumption. Also, when a coreless brushless DC motor is driven by a $120^{\circ}$ conduction type inverter, high frequency acoustic noise occurs because of the peak components of the phase currents caused by small phase inductance and large phase resistance. In this paper, a core-less brushless DC motor with an air dynamic bearing to remove mechanical vibration and to reduce power consumption is applied to a digital lightening processor. A $180^{\circ}$ conduction type inverter drives it to reduce high frequency acoustic noise. The applied methods are simulated and tested using a manufactured prototype motor with an air dynamic bearing. The experimental results show that a coreless brushless DC motor has characteristics of low power consumption, low mechanical vibration, and low high frequency acoustic noise.
In this paper, a high performance current control strategy for a Brushless DC Motor is presented. The proposed strategy is based on the ramp comparison PI current control with the predictive voltage compensation. The proposed strategy is compared with the hysteresis current control strategy. The proposed method can improve the current waveforms, and it can reduce the torque ripples. So the proposed strategy is suitable to a high performance current control strategy for a Brushless DC Motor. The simulation and experimental results for a laboratory Brushless DC motor drive system confirm the validity of the proposed strategy.
This paper reports an investigation of pulse width modulation (PWM) techniques for two-phase brushless DC (BLDC) motors fed by a two-phase eight-switch inverter in a fan application. The three-phase BLDC motor is widely applied in industry; however, a lower-cost two-phase BLDC motor and drive circuit has been greatly in demand in recent years. In this paper, we introduce a mathematical model of the two-phase BLDC motor with sinusoidal back electromotive forces (EMFs) based on traditional three-phase BLDC motors. To simplify the drive algorithm and speed up its application, we analyze the principle of block commutation for a two-phase BLDC motor drive in the 180-electrical-degree conduction mode, and we further propose five PWM schemes to improve the commutation performance of the two-phase BLDC drive. The effectiveness of the proposed PWM methods is verified through experiments.
직류전동기는 자속 및 토크 제어가 간단하고 정밀하여 가변속 구동장치로 많이 사용된다. 그러나 정류자와 브러시의 접촉 및 마모부분이 있으므로 정기적인 보수, 점검이 필요하며, 정류자의 정류 한계상 고속화 및 고압화에 문제가 있고, 대용량화에도 한계가 있으며, 설치하는 환경에도 큰 제약이 따른다. 따라서 이러한 단점을 극복하기 위해 직류전동기를 BLDC 전동기로 대치하여 가변속 제어하는 방법의 연구가 오래 전부터 지속되어 왔다. 본 논문에서는 PWM 인버터로 구동되는 BLDC 전동기의 수학적 모델을 전개하였고, 실험에 의한 파라미터 추정을 통하여 BLDC 전동기의 동특성 및 정상상태특성을 토크, 속도, 전압과 전류에 대하여 시뮬레이션 및 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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