• Journal of Power Electronics
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• 제11권5호
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• pp.726-733
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• 2011

BLDC Motors are widely used in various speed control applications due to their ease of control and low cost. Generally, the unipolar PWM method is used for speed control applications. However, the unipolar PWM method has a current spike problem in the braking operation which can be a problem in speed reversal which generally happens in position control applications. However, the current spike problem can be solved by the conventional bipolar PWM method. Although the current spike problem can be solved, the conventional bipolar PWM method has the problem of a large current ripple. In this paper, a novel bipolar PWM method is proposed to solve this problem. The current ripple and the current spike problems are analyzed in this paper for the unipolar and bipolar PWM methods. At last, the merits of the proposed bipolar PWM method are proven by experiment.

• 전력전자학회논문지
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• 제9권6호
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• pp.536-543
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• 2004

슬롯리스 PM BLDC 전동기는 고속도, 고출력의 특징을 가지고 있어서 산업 및 공장자동화 기기분야에서 폭넓게 사용되고 있다. PM BLDC 전동기를 구동하려면 회전자 위치를 검출하는 센서가 필수적으로 요구된다. 홀 센서는 회전자의 위치를 판별하기 위한 것으로서 3상 PM BLDC 전동기의 경우 3개의 센서를 이용하는 것이 일반적인 방법으로 사용되어지고 있다. 그러나 본 논문에서는 기존의 회전자 위치 검출 시 1개의 홀 센서를 사용하여 기존의 방법과 동일한 성능을 가질 수 있음을 증명하였다. 그 결과 기존의 방법과 동일한 성능을 갖으며 저가격, 보호회로의 역할, 회로의 부피 감소의 효과를 얻을 수 있었으며 이를 시뮬레이션과 실험으로 증명하였다.

• Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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• 제3권3호
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• pp.272-275
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• 2014

An improved fuzzy Kalman filtering speed estimation scheme was proposed by means of measuring stator side voltage and current value based on vector control state equation of induction motor. The designed fuzzy adaptive controller conducted recursive online correction of measurement noise covariance matrix by monitoring the ratio of theory residuals and actual residuals to make it approach real noise level gradually, allowing the filter to perform optimal estimation to improve estimation accuracy of EKF. Meanwhile, co-simulation scheme based on MATLAB and Ansoft was proposed in order to improve simulation accuracy. Field-circuit coupling problems of induction motor under the action of vector control were solved and the parameter optimization accuracy was improved dramatically. The simulation and experimental results show that this algorithm has a strong ability to inhibit the random measurement noise. It is able to estimate motor speed accurately, and has superior static and dynamic characteristics.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제10권2호
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• pp.139-150
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• 1989

새로운 형태의 인공심장용 전동기구동형 혈액동기구동행 혈액 펌프플 개발하였다. 개발된 혈액 펌프는 소형, 고출력, 브러쉬 없는 직류 전동기를 에너지 변환 장치로 사용하였으며, 이 전동기 자체가 원호 형태의 궤적을 따라 좌우로 회전하도록 고안되었으며, 전동기를 포함한 '회전원통'의 웅직임이 좌우에 부착되어 있는 폴리우레탄으로 제작된 혈액 주머니를 번갈아 밀게 되어 혈액을 박출하게 된다. 본 연구에서 도입한 이동형 작동기 원리에 의해 다른 전동기 구동형 혈액 펌프가 안고 있는 두가지의 중요한 문제점인 펌프 크기의 증가와 자연 심장과의 해부학적인 구조상 접합의 문제점들을 개선할 수 있었다. 또한 펌프의 효율과 전동기에 의한 시스템의 온도 상승, 그러고 펌프 내에 유입되는 유체에 대한 이론적 해석을 실시하였으며, 일련의 모의 순환 실험을 통해 실험 결과를 비교하였다. 개발된 펌프 시스템은 이식형 완전 인공 심장으로 사용하기에 충분한 심박출량(9 L/m)과 전부하에 민감한 반응, 그리고 기계적인 안정도를 보여 주었다.

• 전력전자학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.157-164
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• 2007

본 논문에서는 일반적인 브러시리스 전동기의 센서리스 구동 성능을 개전하기 위한 퍼지 역기전력 관측기를 이용한 새로운 센서리스 구동 방법이 제안되었다. 기존의 브러시리스 전동기의 센서리스 구동 방법은 저속영역과 과도상태에서의 성능저하와 추가적인 회로를 필요로 한다. 이러한 문제점을 보완하기 위해 사다리꼴 형태의 역기전력을 추정하기 위해 적합한 퍼지 논리에 의해 브러시리스 전동기의 역기전력을 정확하게 추정하였다. 퍼지 역기전력 관측기를 이용한 제안된 알고리듬은 정상 상태 뿐만 아니라 과도 상태에서도 연속적인 회전자 위치를 추정하고 외부 환경 변화에 강인한 제어를 얻을 수 있다. 제안된 알고리듬의 우수성은 다른 센서리스 구동방법과 비교한 시뮬레이션을 통하여 입증되었다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제10권4호
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• pp.1540-1551
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• 2015

The detection of position and speed in BLDC motors without using position sensors has meant many efforts for the last decades. The aim of this paper is to develop a sensorless technique for detecting the position and speed of BLDC motors, and to overcome the drawbacks of position sensor-based methods by improving the performance of traditional approaches oriented to motor phase voltage sensing. The position and speed information is obtained by computing the derivative of the terminal phase voltages regarding to a virtual neutral point. For starting-up the motor and implementing the algorithms of the detection technique, a FPGA board with a real-time processor is used. Also, a versatile hardware has been developed for driving BLDC motors through pulse width modulation (PWM) signals. Delta and wye winding motors have been considered for evaluating the performance of the designed hardware and software, and tests with and without load are performed. Experimental results for validating the detection technique were attained in the range 5-1500 rpm and 5-150 rpm under no-load and full-load conditions, respectively. Specifically, speed and position square errors lower than 3 rpm and between 10º-30º were obtained without load. In addition, the speed and position errors after full-load tests were around 1 rpm and between 10º-15º, respectively. These results provide the evidence that the developed technique allows to detect the position and speed of BLDC motors with low accuracy errors at starting-up and over a wide speed range, and reduce the influence of noise in position sensing, which suggest that it can be satisfactorily used as a reliable alternative to position sensors in precision applications.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제20권7호
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• pp.706-712
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• 2014

The inverters used to drive Brushless DC motors (BLDC) include switching devices such as FETs and the faults in FETs cause severe performance degradation in systems where a BLDC acts as actuator. This paper presents a fault detection and isolation method for the FETs of an inverter for BLDC motor control systems, which is based on the EKF (Extended Kalman filter). Firstly, an equivalent circuit model for a BLDC motor plus its inverter system was derived. Secondly, a state-space equation was established, where the on-resistance of the FETs is expressed as a state variable and the EKF equation estimates the on-resistance. If the estimated resistance differs greatly from the known value, it can be asserted that there is a fault on that FET. Thirdly, the local convergence of the established EKF was proved. Finally, through the experiments, the performance of the proposed method was verified. The results show that the on-resistance is estimated close to the value specified in the FET data sheet in normal operation, whereas the estimated resistance is a much larger value than the normal one in case an FET fault occurs. Therefore, it is confirmed that the proposed fault detection and isolation method works appropriately in real systems.

• 전력전자학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.191-198
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• 2007

소형 BLDC(Brushless DC) 전동기는 높은 운전효율과 고토크 특성으로 인하여, 산업용 기계와 가전기기 및 특히 의료용 장비에 널리 사용되고 있다. 일반적인 BLDC 전동기의 경우에 전류(commutation) 구간에서의 토크 리플 억제에 대한 다양한 연구가 이루어져 왔다. 하지만, 초고속 BLDC 전동기의 경우 설계 특성상 전기적 시정수가 매우 짧아서 전류 구간에서의 토크 리플 보다 통전 구간에서의 토크 리플이 더 큰 영향을 미치게 된다. 본 논문에서는 40000rpm급 초고속 소형 BLDC 전동기의 전기적 시상수에 따른 통전구간에서의 토크리플을 해석하고, 토크 리플 억제를 위하여, 순시 전압 제어기와 고속 히스테리시스 전류 제어기를 제안한다. 제안된 순시 전압제어기는 통전구간에서의 토크 리플 억제를 위하여 운전속도와 부하전류에 적합한 전압을 순시적으로 제어하여 BLDC 전동기에 공급하고, 고속 히스테리시스 전류 제어기는 DSP의 지령전류에 따라, 제어 주기의 샘플링 지연없이 부하전류를 제어하는 시스템이다. 제안된 초고속 소형 BLDC 전동기의 토크 리플 억제를 위한 제어 시스템은 시뮬레이션 및 실험을 통하여 그 타당성을 증명하였다.

• 동력기계공학회지
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• 제18권4호
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• pp.43-51
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• 2014

In this paper, transient temperature and vibration characteristics of a brushless DC (BLD(c) motor are studied for external load (165W~495W) and rotational speed (2000 rpm~4000 rpm). For experiment, a simple measurement system is developed to allow a change in load and speed for measuring transient temperature and vibration simultaneously. Temperature and vibration were also measured under the conditions of natural convection and forced convection. Vibrations in the directions of x-axis (#Ch1), y -axis (#Ch2) and z -axis (#Ch3) were obtained by three accelerometers and temperature was obtained by a thermo-couple with respect to time until the motor is steady. Experimental results show that the amplitude of vibration is higher in the order of z-axis (#Ch3), x -axis (#Ch1) and y-axis (#Ch2) and the amplitude of vibration at the forced convection conditions is 10.6% to 17.8% lower than that of vibration at the natural convection. However, the ratio of the vibration value is similar on average regardless of external convection condition.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1992년도 하계학술대회 논문집 B
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• pp.1211-1214
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• 1992

본 논문에서 제안한 Fara DS Series의 AC SERVO (DC BRUSHLESS) MOTOR 제어기는 ROBOT, CNC, 각종 공작기계및 FA기기에서 MOTOR를 구동 원으로 사용하는데 사용되는 제품이다. AC SERVO MOTOR DRIVE의 Inverter에 IGBT(Insulated Gate Bipoler Transistor)를 사용하여 Switching 주파수를 높임으로써 Motor를 가변속 제어할때 발생하는 소음 및 진동을 극소화 하였다. 또한 일반적으로 Motor 속도제어를 급감속으로 제어할때 Servo Motor의 비선형 특성으로 인한 전류위상을 보상하여 모든 동작구간에서 최적의 상태의 제어가 되도록 개발하였다. 그리고 다양한 User Option 기능을 내장하여 User가 원하는 제어대상에 효과적으로 적용할 수 있도록 하였다. 아울러 MOTOR 제어기에 내장 된 다수의 보호기능을 통해서 Motor운전중 발생하는 이상상태에 대해 제어기를 보호할 수 있도록 하였다. 제안한 제어기는 부하변동, 전압변동, 온습도변동에 대해 속도변동율을 최소화 함으로써 ROBOT, CNC등 FA분야에서 폭넓게 이용할수 있다.