• Journal of Power Electronics
• /
• 제18권3호
• /
• pp.714-722
• /
• 2018

This paper presents a wide-range speed control scheme of brushless DC (BLDC) motors based on a hall sensor with separated low- and normal-speed controllers. However, the use of the hall sensor signal is insufficient to detect motor speed in the low-speed region because of low sensor resolution and time delay. In the proposed method, a micro-stepping current control method according to the torque angle variation is presented. In this mode, the motor current frequency and rotating angle are determined by the reference speed without the actual speed fed by the hall sensor. The detected torque angle is used to adjust the current value in a limited band to control the current value in accordance with the load. The torque angle is detected exactly at the changing point of the hall sensor signal. The rotor can follow the rotating flux with the variable torque angle. In a normal speed range, the conventional vector control scheme is used to control the motor current with a PI speed controller using the hall sensor. The torque characteristics are analyzed on the basis of the back EMF and current shape. To adopt the vector control scheme, the continuous rotor position is estimated by the measured speed and hall sensor position. At the mode changing point between low and normal speed range, the proper initial current command and reference rotor position are calculated. The calculated current command can reduce the torque ripple during transient mode. The proposed method is simple but effective in extending the speed control range of a conventional BLDC motor with hall sensor without the need for a high-resolution encoder. The effectiveness of the proposed method is verified by various experiments on a practical BLDC motor.

• 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지
• /
• 제9권5호
• /
• pp.865-872
• /
• 2019

본 논문은 한국교통대학교 태양광 자작 자동차 동아리 늘해랑에서 WSC(World Solar Challenge)에 참가하기 위해 제작한 Solar Car 구동시스템에 대하여 서술한다. WSC는 세계 최대의 태양광 자동차 경주 대회로 별도의 자동차 규정을 가지고 있어 태양전지 면적이나 배터리 용량등에 제약을 두기 때문에, 제한된 규정내에서 최대 에너지 효율을 가지도록 구동시스템을 설계하는 것이 가장 중요한 기술적인 팩터이다. Solar car의 구동시스템은 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환해주기 위한 solar array, 변환된 전기에너지를 최대 출력으로 추적하기 위한 MPPT(Maximum Power Point Tracker) controller, 생산된 전기에너지를 저장하기 위한 battery, 전기에너지를 역학에너지로 변환하여 차량 구동을 위한 BLDC(Brushless DC) motor, BLDC motor를 제어하기 위한 motor controller 등으로 구성되어 있다. 본 연구에서는 최적 구동 시스템을 위해 태양전지 에너지 변환 시스템과 배터리, 모터로 구성된 전기 구동시스템 설계에 대한 내용을 포함하고 있다.

• 대한전기학회논문지:전기기기및에너지변환시스템부문B
• /
• 제52권8호
• /
• pp.368-372
• /
• 2003

This paper deals with the cogging torque analysis of a BLDC Motor, which has the axial displacement of its rotor. In order to improve the torque performance of the BLDC motor, Brushless motor is commonly designed to minimize its cogging torque. Therefore, a skewed model is used to reduce the cogging torque. However, even though the rotor or stator is skewed, the cogging torque could be increased by the axial displacement of the rotor, which occurs when the BLDC Motor is manufactured. Therefore, this paper investigates the effect of the axial displacement of the rotor on the cogging torque. In order to investigate the effect, an analysis method, which is 3D-EMCN in combination with 2D-FEM, is proposed to analyze the cogging torque of the BLDC motor with the axial displacement of its rotor, and the result of the analysis is verified by comparison with the experimental result.

• 전력전자학회논문지
• /
• 제9권2호
• /
• pp.112-118
• /
• 2004

본 논문은 선박 추진 장치를 위한 저속 영역에서 최대 토크를 내는 대용량 BLDCM(Brushless DC motor)의 설계에 관한 연구이다. 기존의 추진 장치용 모터는 직류기 및 권선형 유도 전동기 등을 사용함으로 인하여 유지 보수가 필요하였다. 본 논문에서는 유지 보수가 필요 없고 저속에서 큰 토크를 발생 할 수 있는 BLDCM 설계를 하였다. 설계시 출력 리플 및 진동, 소음을 유발하는 코깅 토크 저감을 고려하기 위해 설계변수로 공극길이와 자극 각 등을 취하여 이의 변화에 대한 최저 코깅 토크를 가지는 최적형상을 구하고, 전동기 특성을 FEM과 Maxwell stress tensor법을 이용하여 해석하였다. 최저의 코깅 토크를 가지며 저속영역에서 최대 토크를 발생 할 수 있는 선박 추진 장치용 SPM type의 BLDCM을 설계하였다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
• /
• 제6권2호
• /
• pp.215-225
• /
• 2011

In this paper, a buck DC-DC bridge converter is used as a power factor correction (PFC) converter for feeding a voltage source inverter (VSI) based permanent magnet brushless DC motor (PMBLDCM) drive. The front end of the PFC converter is a diode bridge rectifier (DBR) fed from single phase AC mains. The PMBLDCM is used to drive the compressor of an air conditioner through a three-phase voltage source inverter (VSI) fed from a variable voltage DC link. The speed of the air conditioner is controlled to conserve energy using a new concept of voltage control at a DC link proportional to the desired speed of the PMBLDC motor. Therefore, VSI operates only as an electronic commutator of the PMBLDCM. The current of the PMBLDCM is controlled by setting the reference voltage at the DC link as a ramp. The proposed PMBLDCM drive with voltage control-based PFC converter was designed and modeled. The performance is simulated in Matlab-Simulink environment for an air conditioner compressor load driven through a 3.75 kW, 1500 rpm PMBLDC motor. To validate the effectiveness of the proposed speed control scheme, the evaluation results demonstrate improved efficiency of the complete drive with the PFC feature in a wide range of speed and input AC voltage.

• 한국소음진동공학회논문집
• /
• 제18권10호
• /
• pp.1065-1072
• /
• 2008

A HDD adopts a sensorless brushless DC (BLDC) motor as a spindle motor. Because there is no direct sensor measuring rotor position. open loop commutations with inductive sensing are used to increase the rotor speed up to a certain speed where the zero crossings of the back electromotive force (EMF) voltage are measurable. Therefore, successful open loop commutations are necessary for the stable start-up control of the spindle motors. In this paper, the time scale and the number of the open loop commutations are employed for design parameters to guarantee robustness to torque constant variation and initial rotor position. The design results are verified by experiments on a very low current start-up of the spindle motor with various environment. The experimental results show that the design results can decrease the start-up failure rate considerably.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 1993년도 정기총회 및 추계학술대회 논문집 학회본부
• /
• pp.53-55
• /
• 1993

This paper describes the development of a software that has the man expert knowledge, experience and inference. This software is helpful for selecting the motors and driving systems which are best fit for the applications. Developed software can automatically select the most reasonable motor driving systems, only if a semi-skilled engineer inputs the performance criteria for the applications and mechanical data. Expert system inference engine and knowledge-base are implemented by C programming language. Data-base was implemented from manufacturer's catalogues for DC motors and brushless DC motors. Efficiencies of the various motor driving systems are compared reference on the average efficiency depends on the operating profiles. Developed expert system was tested in various of applications to verify the reliability, quick and easy selecting of the motor driving systems.

• 전력전자학회논문지
• /
• 제14권2호
• /
• pp.105-111
• /
• 2009

현재 생활의 이기인 자동차 등에서 구동되는 기기의 전원은 배터리 전원을 주로 사용하고 있으며, 또한 산업체에 사용되는 인버터를 사용하는 기기에서도 DC 전원 사용이 확대되고 있다. 이와 같이 DC 전원이 사용되는 곳에서 전력선을 활용한 데이터 통신방식에 대한 수요가 급증할 것으로 사료된다. 본 논문에서는 DC 전원을 기반으로 하는 DC 전력선 통신을 이용하여 BLDC(Brushless DC) 전동기 구동시스템을 제안한다. 이 시스템의 특징은 인출되는 DC 전원으로 사용되는 2 선만으로 구성하여 데이터 통신을 할 수 있는 장점이 있다. 외부 설정치와 지령치로 사용되는 신호선을 제거하고 전력선과 엔코더 신호선의 단축으로 신뢰성 확보되며, 또한 멀티 제어 시 배선수의 최소화 및 회전기기 장착 시 슬립링 수를 최소화 할 수 있다. 위험한 환경에서도 안정성이 증가되며, 시스템 제작단가를 저감할 수 있다. 마지막으로 제안된 방식에 대한 우수성을 검증하기 위해서 PSIM 및 MATLAB를 활용하여 시뮬레이션을 실시하였고, 실제 프로토타입을 제작하여 실험을 통하여 그 타당성을 검증하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2003년도 추계학술대회 논문집 전기기기 및 에너지변환시스템부문
• /
• pp.104-106
• /
• 2003

In recent years for propulsion of cooling fan in cars are more used electrical motors than the engine direct coupled type. But the electrical motor which is now used has the brush and the commutator. Because of the brush and the commutator the electrical motor has short life time, low efficiency and mechanical- electrical noise. Therefore it is tried to develope brushless dc motor. The motor is located in the hot air from the radiator. The motor temperature increases high and the increasing of the motor temperature rolls big in its character. The cooling fan motor has relative small in size and input voltage is low. For 300 w output power must be the current of the motor high which causes high copper loss. In this paper will be tested and analysed characteristics of a dc motor which is now used for cooling fan and a BLDC motor will be designed with same character of the brushed motor and with considering of improvement of the efficiency. After design the motor should be analysed and tested.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제29권6호
• /
• pp.704-711
• /
• 2023

본 논문은 직류전동기(DC motor)와 전기적인 특성은 유사하지만, 수명과 신뢰성이 향상된 BLDC 모터의 제어기법에 대해 언급하고 있다. BLDC모터는 회전자의 위치 정보를 사용하여 직류전동기의 기계적인 접촉에 의한 정류 장치를 제거함으로써 내구성과 속도 안정성을 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 BLDC모터의 권선에 흐르는 전류가 직류전동기의 전기자에 흐르는 구형파 형태의 전류인 것에 착안하여 직류전동기에 대한 제어기를 설계하고, 설계된 제어기를 3상 BLDC모터에 적용하여 제어기의 유효성을 확인하였다. 이를 위해 3상 BLDC모터의 전기적인 파라미터 값을 가지는 단상 직류전동기의 모델링을 실시하였고, 도출된 시스템에 대해 근궤적법을 적용하여 전동기의 속도제어를 위한 PI 제어기를 설계하였다. DC 전동기의 속도제어 시뮬레이션을 시행하여 제어기의 성능을 확인하였고, 동일한 제어기를 MATLAB으로 구현한 3상 BLDC모터의 속도제어에 적용하였다. DC 전동기와 유사한 제어 결과를 3상 BLDC모터에서 얻을 수 있었고, 이를 통해 연구에서 제안한 제어기법의 유용성을 확인할 수 있었다.