기존의 사다리꼴형 브러시리스 직류 전동기(BLDCM)의 센서리스 제어는 전류전환 시점을 알기 위하여 홀 센서 대신 단자 전압과 중성점 전압을 이용한다. 하지만, 속도 제어를 위해서는 엔코더나 레졸바와 같은 센서를 사용해야한다. 2극기 BLDC 모터의 경우 단자전압을 이용한 위치정보는 모터 한 회전 당 12번의 신호가 출력된다. 엔코더 혹은 레졸바를 제거하고, 이 신호를 이용하여 속도 정보를 만들 경우, 속도를 만들기 위한 위치 정보의 펄스 간격이 넓게 되어 순시 속도를 만들지 못하게 된다. 이로 인하여 실제 속도의 변화를 민감하게 추정하지 못하게 된다. 따라서 이렇게 만들어진 속도 정보는 실제 시스템에서 사용할 수 없게 된다. 이러한 문제를 해결하려고 본 논문에서는 순시 속도 관측기를 사용한다 단자전압과 중성점 전압에 의한 위치정보를 가지고 순시 속도 관측기를 속도 제어 주기보다 빠르게 갱신함으로써 순시 속도를 예측한다. 또한 이 순시 속도는 속도 제어기로 피드백 되어 속도 센서리스를 실현한다. 이에 대한 타당성은 시뮬레이션을 통해 검증한다.
This paper presents a method to detect a rotor position and to drive a BLDC motor from standstill to medium speed without any position sensor comparing the current responses due to the inductance variation in the rotor position. A rotor position at a standstill is identified by the current responses of six pulses injected to each phase of a motor. Once the motor stars up pulse train that is composed of long and short pulses is injected to the phase corresponding to produce the maximum torque and the next phase continuously. it provides not only the torque but also the information of the next commutation time effectively when the response of long and short pulses crosses each other after the same time delay. This method which is verified experimentally using a DSP can drive a BLDC motor to the medium speed smoothly without any rattling and time delay compared with the conventional sensorless algorithm.
본 논문에서는 단상 영구자석 전동기를 초고속으로 구동하면서 전력을 제어할 수 있는 방법을 제안한다. 일반적으로 단상 영구자석 전동기의 제어는 전류 센서 및 홀 위치 센서를 기반으로 전류 제어를 통하여 이루어진다. 그러나 초고속 구동에서 위치 측정의 정밀도는 떨어지게 되고, 평균 전류의 측정 또한 어렵게 된다. 또한, 가정용 단상 전원을 사용하는 경우, 전류 고조파 규제를 만족시키기 위하여 PFC회로의 추가가 필요하다. 본 논문에서는 하나의 홀 센서를 사용하여 위치를 추정하고, 전류 센서를 사용하지 않으면서 전류 고조파를 억제할 수 있는 초고속 구동 방법을 제안한다.
본 논문은 CTDP 기법을 이용한 다양한 역기전력을 갖는 BLDCM(Brushless DC Motor)의 토크특성에 대하여 연구하였다. 상전환 및 상전환 시점에 의한 토크맥동을 개선하기 위한 CDTP 기법을 제안하였다. 이를 위하여 Hague의 해석방법에 따른 실제 역기전력을 갖는 BLDCM의 제어에 적용하였으며 이때 실제 역기전력은 착자의 가장자리 지수와 평탄구간에 의해 발생된다. 이의 검증을 위하여 시뮬레이션 및 실험을 통하여 제안한 방식을 이용한 토크맥동 저감방법의 타당성을 살펴보았다.
This paper deals with PMSM control method for electric scooter. Electric scooter's motor has special structure that is hard to attach resolver or encoder. This paper suggests a method that it is performed of vector control for PMSM using hall sensor. After driving BLDC motor in low speed typically, driving mode is changed to PMSM operation and performs MTPA and flux weakness control. Proposed method is verified through simulation and testing.
가정용 인버터 에어컨에 사용되는 싱글 피스톤 압축기는 가격은 저렴한 장점이 있지만, 한 회전 당 냉매를 1회 압축, 토출하므로 이에 따른 부하변동이 심해 진동이 심하다는 단점이 있다. 싱글 피스톤 압축기는 고속운전 시에는 관성에 의해 진동이 작지만, 에어컨의 효율을 높이기 위해 압축기를 저속으로 운전할 경우 진동이 심해, 소음 증대와 배관 소손의 문제점이 발생 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 싱글 피스톤 압축기 내의 BLDC 모터가 냉매를 압축, 토출 하는 시점을 검출하여, 인버터가 부하변동을 보상하여 저속 운전 시에도 소음 및 진동을 저감하는 제어 기술을 개발하였다. 부하 토크 변동 보상 기술을 적용하여 기존 35Hz가 최저 운전 주파수였던 싱글 피스톤 압축기를 15Hz까지 낮추어 운전이 가능하므로 에어컨의 저전력 고효율 운전이 가능하다.
The PID type controller has been widely used in industrial application doc to its simply control structure, ease of design and inexpensive cost. However control performance of the PID type controller suffers greatly from high uncertainty and nonlinearity of the system, large disturbances and so on. This paper presents a hybrid fuzzy logic proportional plus conventional integral derivative controller (Fuzzy P+ID). In comparison with a conventional PID controller, only one additional parameter has to be adjusted to tune the Fuzzy P+ID controller. In this case, the stability of a system remains unchanged after the PID controller is replaced by the Fuzzy P+ID controller without modifying the original controller parameters. Finally, the proposed hybrid Fuazy P+ID controller is applied to BLDC motor drive. Simulation results demonstrated that the control performance of the proposed controlled is better than that of the conventional controller.
The brushless DC motor(BLDCM) is widely used in many applications. One of the application of the BLDCM is the stage which is one of process in the semiconductor manufacturing processes. Very high performance is required in the stage process. In this paper, the 1 degree of freedom positioning system for the basic technology of the stage is studied. The linearization method is proposed to make the controller design procedures easy by measuring the thrust force ripple using the strain gauge. And through the experiments, it is proved that the inner velocity control loop is necessary to make more precise positioning control system.
국내 감마선투과검사용 조사장치는 1,000여대로 2,500여명의 종사자가 대부분 수동으로 원격 조작하는 실정으로 작업의 효율화와 방사선피폭 저감화를 위하여 자동 원격조작기의 사용이 요구된다. 이에 연구팀은 실무에 적합한 토크와 안전계수로부터 $54kgf{\cdot}cm$의 출력을 지닌 24V, 200W의 BLDC모터를 이용하여 $0.4{\sim}1.2m/s$ 범위의 선원 이동 속도를 조절할 수 있는 구동장치와 RF 센서로 구동 속도 조절, 광전센서에 의한 선원 위치 및 timer로 노출시간을 제어할 수 있는 무선 원격조작기를 개발하였다. 이와 같이 개발한 자동원격조작기는 AC 와 DC 겸용, 그리고 기존의 수통 원격조작기에 탈착이 가능하여 자동과 수동을 겸용할 수 있는 경제적 이점 등으로 활용도가 클 것으로 기대된다.
The sensorless control of blushless DC motor(BLDCM) is based on the $120^{\circ}$ control in which the back electromotive force(Back EMF) for estimating the position of the rotor can be detected. However, the $120^{\circ}$ control has a disadvantage that the torque constant is small as compared with $180^{\circ}$ control which can not detect the back EMF. The $150^{\circ}$ control which complements these problems makes it possible to detect the back EMF and improve the torque constant by 12.5% compared to the $120^{\circ}$ control. Therefore, this paper compares the output characteristics of BLDCM through finite element method analysis (FEA) by the conventional and proposed control methods of BLDCM for water circulation system and proposes design for downsizing and weight reduction of BLDCM according to secured torque constant. The validity of the proposed control and design proposal is proved through simulation and experimental results by comparing the output characteristics of $120^{\circ}$ control and $150^{\circ}$ control.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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