This paper proposes a servo control system of brushless motor at a low and high speed range. The control system is composed of the PI controller for high-speed control and the modified PI controller for low-speed control and the current controller using the hysteresis current control PWM method. The speed control performance is shown by the computer simulation.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제38권7호
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pp.909-915
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2014
선박과 육상용 브러쉬리스 동기발전기의 자동전압조정기는 출력 단자전압을 주로 PID 제어방식으로 제어한다. 하지만 발전기 전력계통에서 부하의 변화량과 변화횟수가 클 경우에는 PID 제어방식으로는 전압의 변화량과 정정시간에 대해 강인한 제어성능을 발휘하기 어려워진다. 본 논문에서는 PID 제어방식에 비해 기준 단자전압 값에 대한 추종성능이 우수한 퍼지제어방식을 사용하여 자동전압조정기의 발전기 단자전압을 조정하는 기법을 제안하였으며, MATLAB/SIMULINK 시뮬레이션을 통해 동기발전기 자동전압 조정성능에 대한 우수성을 입증하였다.
본 논문에서는 브러시리스 직류 전동기의 상권선 인덕턴스에 의해 발생하는 위상지연을 보상함으로써 토크리플을 저감하는 방법을 제안한다. 브러시리스 직류 전동기의 토크리플 특성을 상권선 인덕턴스에 의한 전류지연의 관점에서 개선하기 위하여, 전동기의 한 상에서 발생하는 토크를 위상지연항의 함수로 표현되는 퓨리에 급수로 유도하고. 또한, 유도된 퓨리에 급수로부터 위상지연을 보상했을 때의 토크 식을 유도한다. 보상된 한 상의 토크가 이상적인 토크 파형인 구형파에 대한 퓨리에 급수와 같아짐을 보이고 결과적으로 토크리플이 감소함을 보인다. 위상보상에 대한 실험적인 방법은 인버터의 스위칭 패턴을 보상된 위치의 패턴으로 발생함으로써 실현된다. 시뮬레이션 결과와 3상 4극 브러시리스 직류 전동기에 대한 실험결과를 통하여 제안한 방법의 토크 리플 저감 효과를 확인하였다.
본 논문은 브러시리스직류전동기의 새로운 회전자위치추정 방법에 관한 것이다. 회전자 위치추정이 부정확하게 이루어졌을 때, 역기전력과 상전류 사이의 위상차가 나타나고 이는 다시 전동기의 토크리플을 일으킨다는 사실은 알려져 있다. 이러한 추정오차를 줄이기 위하여 인버터의 정상모드 기간 중에 나타나는 중성점전압을 기반으로 하는 새로운 방법을 제안하고 있다. 이 중성점전압이 효과적인 회전자 위치 추정오차의 한 지표임을 확인하고, 중성점전압의 발생, 획득방법, 보상방법 등을 다루고 있다. 본 알고리즘은 전동기 단자전압센서와 단일 직류링크 전류센서 만을 이용하여 실현할 수 있으며, 관련 시뮬레이션 및 실험결과는 그 타당성을 보여주고 있다.
In order to verify the performance of brushless DC (BLDC) motors, the simulation method has been widely used. The current of a BLDC motors flows on two phase windings to obtain a constant torque. However, the freewheeling current caused by the inductance component of a BLDC motor exists at the commutation point so that the current can flow on three phase windings at the same time. Due to the changes of the excited phases, the model equations are frequently changed during BLDC motor drive operation. The model equations can be also changed by the applied switching pattern since the current path in the inverter circuit changes according to switching pattern. A BLDC motor system can utilize various switching patterns for many different purposes. However, such changes of the model equations complicate the simulation procedure. In this paper, the technique to set up model equations is proposed to ease the simulation of a BLDC motor system through an inverter circuit analysis. The proposed technique will be verified using the C language. Although this method does not provide the level of detail obtainable from commercial simulation tools like PSIM or SIMULINK, it can provide an efficient way to quickly compare various conditions.
전동기의 제어에 있어서 전동기의 수학적 모델 오차와 작용하는 외란에 대해서 강건하며 정밀한 제어의 성능을 요구한다. 강건하며 정밀한 제어를 위하여 외란 관측기를 설계하여 부하변동을 추정하고, 공칭 시스템으로 설계된 백스텝핑 제어기에 적용하였다. 설계된 시스템의 제어 성능을 확인하고자 120 [W]급의 BLDCM(Brushless Direct Current Motor)에 적용하여, 위치제어 및 속도제어의 결과 외란을 극복하고 정상상태 오차가 영으로 수렴하며, 점근적 안정한 결과를 확인할 수 있다.
구형파 브러시리스 직류전동기를 구동시키기 위해서는 전동기의 회전자 위치에 대한 정보를 아는 것이 필수적이다. 본 논문에서는 회전자 위치를 검출하기 위해 일반적으로 사용되는 홀센서나 엔코더를 이용하지 않고, 각 상을 저항으로 Y결선하여 만들어지는 단자의 전압에 포함되어 있는 비여자상의 역기전력을 이용하여 전동기의 회전자 위치를 검출하는 구형파 브러시리스 직류전동기용 센서리스 드라이브 시스템을 제안한다. 이를 위해 3상 2여자 선단부 유니폴라 PWM을 수행할 결우에 대한 각상의 단자전압 분석을 수행하고, 분석된 단자전압 파형으로부터 회전자 위치를 검출하는 방법을 제안한다. 그리고 이를 실제로 간단한 회로로 구현하였다. 실험에 사용된 전동기는 100W급이며 Power MOSFET으호 인버터를 구성하였으며 87c196mc 컨트롤러를 사용하여 제어기를 구성하였다.
본 논문에서는 브러시리스 직류 전동기용 센서리스 드라이브의 성능 향상을 위한 새로운 회전자 위치 간접 검출 방식을 제안한다. 단자 전압을 이용하는 기존의 회전자 위치 간접 검출 방식들은 전동기를 동기 모드로 운전시 과도한 전압이 인가되면 회전자 위치를 정확히 검출할 수 없기 때문에 센서리스 운전 모드로의 신속한 전환이 어렵다. 따라서 본 논문에서는 전동기를 동기 모드로 운전하는 경우, 과전압에 의한 단자 전압과 역기전력 파형의 관계를 분석하여 저속 운전 영역에서도 회전자 위치를 정확히 검출할 수 있는 새로운 간접 검출 방식을 제안한다. 또한 실험을 통하여 제안한 방식의 효용성을 입증한다.
The brushless DC motor's commutation torque ripple is caused by inconsistency in the rate of phase current change. Thus, a method that considers armature resistance is proposed to modulate phase current. The three-phase control strategy, which involves the "open-phase conduction, off-phase pulse width modulation, and maintained non-commutation phase" technique, is applied during commutation at full-speed segments of the motor. Changes in each phase current are analyzed theoretically by establishing mathematical model based on phase current to determine the relative difference among shutdown phase, duty, and motor operating parameters. The turn-on and turn-off phase current change rates are made to be consistent to ensure less non-commutation phase current ripple, then the torque ripple is inhibited. The simulation results show that the phase commutation current and torque ripple coefficient of the proposed method are reduced from 56.9% and 55.5% to 6.8% and 6.1%, respectively. In the experiment system, the pulsation coefficient of the motor phase current is reduced from 40.0% to 16.7% at low speed and 50.0% to 18.8% at high speed. The simulation and experimental results show that the proposed control method significantly inhibits commutation current and torque in the full section.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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