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.
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.
The main purpose of this paper is to describe a DTC (direct torque control) method for four-switch brushless dc motor (BLDCM) drive. In the method, a novel voltage space vector modulation scheme, an optimal switching table, and a flux observation method are proposed. Eight voltage vectors are summarized, which are selected to control BLDCM in SVPWM pattern, and an optimal switching table is proposed to improve the torque distortion caused by midpoint current of the split capacitors. Unlike conventional flux observers, this observer does not require speed adaptation and is not susceptible to speed estimation errors, especially, at low speed. Global asymptotic stability of the flux observer is guaranteed by the Lyapunov stability analysis. DC-offset effects are mitigated by introducing a PI component in the observer gains. This method alleviates the undesired current and torque distortion which is caused by uncontrollable phase. The correctness and feasibility of the method are proved by simulation and experimental results.
본 논문은 홀센서를 사용하는 고속 소형 BLDCM의 속도제어를 위해 PLL 방식을 적용하였다. 제안된 방식은 기준펄스 신호와 홀센서 신호와의 위상차를 이용하는 PLL 기반의 속도제어 기법으로, 별도의 속도 계산이 요구되지 않고, 지령전류는 직접 두 신호의 위상차에 의해 결정된다. 전류 지령은 두 펄스 신호의 위상차에 따라서, 전동기의 속도를 일정하게 유지하기 위하여 변화된다. 제안된 방식은 매우 간단하지만 효과적인 속도 제어를 구현할 수 있다. 또한, 부드러운 토크를 발생하기 위하여 지령 전류는 가속 및 감속 패턴을 따라 변동하도록 설계되었다. 제안된 방식은 50W, 40,000[rpm]급의 소형 고속 BLDCM에 적용하여 실험하였다.
The BLDCM (Brushless DC Motor) characterized by linear torque to current, and speed to voltage has low acoustic noise, and fast dynamic response. Moreover, it has high power density with high proportion of torque to inertia in spite of small size drive. But, it produce torque ripple due to the motor inductance components in stator windings and back-EMF, when armature current is commutated. Therefore, it is difficult to apply the BLDCM to a precision servo drive system. In this paper is proposed to a new current control algorithm with using fourier series coefficients can minimize torque ripple due to the phase current commutation of BLDCM. Simulation and Experimental results prove the effectiveness the proposed algorithm through comparison with the conventional used unipolar PWM method.
In this paper, a new excitation scheme is developed to increase the output torque of the sensorless BLDC(Brushless DC) motor(BLDCM), which drives fins to control the flight attitude of a guided artillery munition. The proposed scheme is based on a 12-step excitation strategy combining two-phase and three-phase excitations. The proposed 12-step excitation scheme can produce more torque than a typical 6-step scheme for the start-up and synchronous operation in the sensorless BLDCM drive. The simulation and experimental results on the sensorless BLDCM drive system to control the fin were verified the validity of the proposed scheme.
The brushless DC motor (BLDCM) has many advantages. As a result, it is widely used in electric vehicle (EV) drive systems. To improve the reliability of the motor control system, a position sensorless control strategy based on a sliding mode observer (SMO) is proposed. The global fast terminal sliding mode observer (GFTSMO) is proposed to enhance the control performance of the SMO control system. The advantages of the linear sliding mode and the nonsingular terminal sliding mode (NTSM) are combined in the control strategy. The convergence speed of the system state is enhanced. The motor commutation point is obtained with the observation of the back EMF, and the instantaneous torque value of the motor is calculated. Therefore, the position sensorless control of the BLDCM is realized. Experimental results show that the proposed control strategy can improve the convergence speed, dynamic characteristics and robustness of the system.
Kim, Yong-Hyu;Heo, Hong-Jun;Park, June-Ho;Kim, Jang-Mok
Journal of Electrical Engineering and Technology
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제13권2호
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pp.722-732
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2018
Dual type Independent multi-phase BLDC Motor (DI-BLDCM) is designed to be robust to faulty conditions of motor and drive system. Despite the efforts of the motor design, open-switch faults of DI-BLDCM drive system cause the torque ripple of the motor. This torque ripple makes unwanted sound noise and mechanical vibration of associated systems. This paper proposes four methods for compensating the torque ripple and compares the characteristics of each proposed method. All proposed methods are able to reduce the torque ripple to similar level of the healthy condition, although the motor operates in open-switch fault conditions. However, these methods have different characteristics in various fault conditions. Therefore, from the results of the comparison, the suitable method is selected for the various fault conditions. The feasibility of the proposed methods is proved by the several experimental results.
Brushless DC motor(BLDCM) are suitable to operate in a wide speed range, easy to control and since there are no mechanical brushes and commutators, require low maintenance costs and are free from restrictions of application environment. And since the ratio of instantaneous torque and rated torque is high, BLDCM are appropriate for variable speed operation. This paper proposes the optimal model by using Matlab/simulink based on modelling and characteristic analysis of trapezoidal back EMF type BLDCM and verifies the validity of the proposed model by applying control systems.
Because of its cost effectiveness, the Brushless DC Motor(BLDCM) is focused by the industry these days. Considering the constant back-EMF region of the BLDCM, only a simple position information should be provided for constant torque control. From this point of view, using expensive position sensors, such as encoder, resolver, etc, decreases the cost effectiveness of the BLDCM. The Proposed detecting circuit detects position of zero crossing point(ZCP) then relative position could be calculated from ZCP. This circuit is robust to noise because of working in the current level. BLDCM is driven from the position information by the ZCP The reliability on BLDCM sensorless control using the voltage detecting circuit is shown through simulation using Matlab.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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