This paper proposes an optimal current control method for improving efficiency of Brushless Direct Current (BLDC) motor. The proposed optimal current control method is based on the maximum torque point analysis of Finite Element Analysis (FEA). The proposed method can increase the effective voltage at the maximum torque point of BLDC motor and increase the output torque per unit current to increase the efficiency. In order to verify the proposed optimal current control method, have developed the prototype of a 50 [W] class motor drive and experimented by 20 [W] motor using the dynamometer set. This was verified.
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.
This paper mainly proposes a direct torque control strategy to minimize torque ripple in brushless DC (BLDC) motor. BLDC motor has large current and torque ripple when one voltage vector applied in one cycle due to its low inductance. Hence, this paper proposed a hysteresis torque control with PWM mode to control the resultant torque. Moreover, when the direct torque control system is operating during the two-phase half-bridge $120^{\circ}$ conduction mode, large torque ripple in commutation area appears every 120 electrical degree. Based on analyzing the root of torque ripple in detail, lookup tables of switching devices states for new half-bridge modulation mode in the positive and negative reference torque put forwarded. Finally, simulations by MATLAB software and experiment results from DSP are presented to verify the feasibility and effectiveness of the proposed strategy operating in four-quadrant operation.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제39권9호
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pp.935-939
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2015
본 논문은 브러시리스 직류전동기의 센서리스 속도제어 방법에 관해 기술하며 센서리스 속도제어를 위해 직접토크제어 및 전류오차보상법을 사용하였다. 직접토크제어는 토크응답 속도가 빠르고 파라미터 변동에 강인하며 벡터제어 드라이브에 비해 하드웨어가 단순하고 적은 비용으로 시스템을 구성할 수 있다. 그리고 센서리스 속도제어를 위해 전류오차보상법을 사용하였는데 이 제어법은 실제 전동기 및 수식모델 전동기의 두 고정자 전류가 똑같아 지도록 제어된 전압을 전동기에 인가하여 전동기의 속도를 추정하는 방법이다. 본 논문에서 사용한 제어법은 제어기 구성이 간단하며 PI 제어기도 필요 없는 강인한 제어를 수행할 수 있다. 본 논문에서 제안하는 속도제어법의 검증을 위해 컴퓨터 모의실험을 실시하였으며 모의실험 결과 저속, 중속 및 고속영역에서의 양호한 속도특성 및 부하특성을 확인하였다.
Overheating in electrical motors results in detrimental effects such as degradation of the insulation materials, demagnetization of magnets, increases in Joule losses, and decreases in motor efficiency and lifetime. Thus, it is important to find ways to dissipate heat from the motor and to keep the motor operating at its most efficient temperature. In this study, a new design to guide air flow through a given brushless direct current (BLDC) motor is developed and the design is analyzed, specifically by using computational fluid dynamics (CFD) simulations. The results showed that the temperature distribution in the three proposed models is lower than that in the original model, although the speed of the cooling fan in the original model reaches a very high value of $15{\times}10^3$ rpm. The results also showed that CFD can be effectively used to simulate the heat transfer of BLDC motors.
In this paper, In the whole industry, there is a tendency to replace brushless motors with brushless motors because of the high rate of failure in DC motors with brushes. Accordingly, many methods for driving a brushless motor have been developed and studied. In order to drive the brushless motor, it is essential to know the information about the rotor position of the motor. However, it is not possible to use a position sensor for rotor disconnection due to the structure of an electric compressor brushless DC motor. In this paper, we investigate the rotor position of the motor by using the counter electromotive force included in the voltage of the terminal made by Y connection by using the resistance of each phase without using Hall sensor or encoder generally used to detect the rotor position. A sensorless drive system for a square wave brushless direct current (DC) motor is proposed. To do this, we propose a method to detect the rotor position from the analyzed terminal voltage waveform by performing terminal voltage analysis of each phase for 3-phase, 2-exciton unipolar PWM.
This paper proposes a mixed $H_2/H_{\infty}$ optimal PID controller with a genetic algorithm based on the dynamic model of a brushless direct current (BLDC) motor and applies it to speed control. In the dynamic model of the BLDC motor with perturbation, the proposed controller guarantees arobust and optimal tracking performance to the desired speed of the BLDC motor. A genetic algorithm was used to obtain parameters for the PID controller that satisfy the mixed $H_2/H_{\infty}$ constraint. To implement the proposed controller, a control system based on PIC18F4431 was developed. Numerical and experimental results are shown to prove that the performance of the proposed controller was better than that of the optimal PID controller.
This paper proposes a new sensorless drive system for the trapezoidal Brushless Direct Current (BLDC) motor requiring mechanical position or speed sensor. The proposed method is using only one current sensor For this an indirect rotor position sensing method from the periodically variation DC Link current waveform. DC Link current waveform change from high to low when BLDC commutate status. This algorithm was verified by simulations using MATLAB SIMULINK and experiment.
허브(hub) BLDC(Brushless Direct Current) 전동기란 아우터로터 타입 고효율 전동기로 다극의 영구자석으로 이루어진 회전자가 바퀴의 구동축이 되는 직접구동용 모터를 말하며, 휠인모터라고도 불린다. 본 연구에서는 허브모터를 구동축으로 갖는 2륜 또는 3륜 구동체를 구동하기 위한 BLDC 허브모터 속도 제어기를 PIC 마이크로 컨트롤러를 이용하여 설계한다. 구동기는 6 개의 독립된 MOSFET 스위칭소자를 사용하여 구성하며, 게이트 구동회로는 직접 설계하여 경제성을 높인다.
본 논문은 다극 BLDC(Brushless Direct Current) 전동기를 구동하기 위한 인버터 게이트 구동회로 일체형 스위칭 모듈인 IPM(Intelligent Power Module)에 대한 연구이다. 여러 제조사의 IPM을 이용하여 인버터를 설계할 때 각 제조사와 IPM의 버전에 따른 전기적, 논리적 특성을 평가하는 전자회로 시스템을 설계한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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