This paper presents zero crossing point(ZCP) estimation methods considering discretization error for a high speed brushless DC(BLDC) motor drive. The ZCP is estimated by detecting the change of back-EMF polarity for the BLDC sensorless drive, and the discretization error exist on the estimated ZCP. The discretization error of the ZCP is a cause of the delay of a commutation timing of current and increment of a current ripple factor. Besides a delay of a ZCP estimation brings on the limitation of a speed range for the BLDC sensorless drive. The compensation method based on the error analysis with probability theory for reducing the effects of the discretization error of the ZCP is proposed. Also a ZCP estimation method according to the Back-EMF patterns is proposed to widen the speed range for the BLDC sensorless drive. The proposed methods are verified by the experiment.
This paper presents a design method of programmable low pass filter(PLPF) which reduce an estimation error of a zero crossing point(ZCP) for a high speed brushless DC(BLDC) motor drive. BLDC motor sensorless drive is possible by estimation of ZCP. The ZCP estimated by detecting a change of back-EMF polarity has the estimation error because noises exist on the measured back-EMF. Therefore a calculated commutation timing using the ZCP is inaccurate. And the inexact commutation timing leads to ripples of 3-phase current and degradation of drive performance. This paper proposes the design method of the PLPF to overcome these problems. First, a speed calculated a inaccurate period of the ZCP is analyzed in the frequency domain. Then, the PLPF that has varying cut-off frequency according to change of the speed is designed on the frequency analysis result. The proposed method is verified by the experiment.
In recent years, sensorless drive schemes have been proposed widely and most of them are based on the ZCP (Zero Crossing Point) detection of the BEMF (Back Electro-Motive Force). These schemes have two main problems. One is that ZCP may not be detected at low speed and thus a forced drive is required. The other problem is that there is $30^{\circ}$ phase difference between ZCP and the motor commutation instant and to ensure proper operation, this gap should be accounted for. To solve these problems a circuit is devised for detecting ZCP of the BEMF difference through the line voltage difference. Experimental results show that the output of this circuit is identical to that of the Hall sensor signal, and velocity control of a BLDC motor is possible without the sensor.
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.
This paper is designated to introduce the method of reducing stand-by Power of SMPS applied PLC(Power Line Communication) and its implementation. PLC modem consists mainly of PLC Module, Coupling Circuit, ZCP(Zero-Cross Point) Circuit and Power Supply Circuit. By controlling power from Power Supply Circuit to PLC Module and ZCP Circuit, the reduction of Stand-by Power is established. When this method is applied to SMPS used for a low-speed PLC, about 50% power reduction is provided, compared to the other case to which it is not applied.
A sensorless motor control scheme with conventional back-Electro Motive Force (EMF) sensing based on zero crossing point (ZCP) detection has been widely used in various applications. However, there are several problems with the conventional method for effectively driving sensorless brushless motors. For example, a phase mismatch of 30 degrees occurs between the ZCP and commutation time. Additionally, most of the motor speed/current controls are achieved based on a pulse width modulation (PWM) method, which generates significant noise that distracts the back-EMF sensing. Due to the PWM switching, the ZCP is not deterministic, and thus the efficiency of the motor is reduced because the phase transition points become uncertain. Moreover, the motor driving performance is degraded at a low speed range due to the effect of PWM noise. To solve these problems, an improved back-EMF detection method based on a differential line method is proposed in this paper. In addition, the proposed sensorless BLDC driver addresses the problems by using a variable voltage driver generated from a buck converter. The variable voltage driver does not generate the PWM switching noise. Consequently, the proposed sensorless motor driver improves 1) the signal-to-noise ratio of back-EMF, 2) the operation range of a BLDC motor, and 3) the torque characteristics. The proposed sensorless motor driver is verified through simulations and experiments.
본 논문에서는 120도 통전방식의 영구자석 매입형 전동기의 센서리스 제어에 있어서 회전자의 위치를 검출하기 위하여 사용되는 비통전상의 단자전압에 대한 분석을 행한다. 본 연구에서 모터의 비통전상의 단자전압으로부터 얻어지는 위치 정보가 실제의 회전자 위치보다 앞서 있음을 보이며, 이러한 위치 검지 오차에 대한 정량적 분석 및 제어시스템의 모델링을 행한다. 시뮬레이션 및 실험 결과는 제안한 모델링 및 위치 오차의 정량적 분석이 타당함을 보여준다. 또한, 위치 검지 오차에 의해 진상각이 과다하게 인가됨으로 인해 발생하는 이상전류 현상을 분석하며, 이러한 이상전류를 제거하기 위해서는 제어기에서 인가하는 진상각은 속도 및 부하 증가시 감소해야함을 제시한다.
Kim, In-Gun;Hong, Hyun-Seok;Go, Sung-Chul;Oh, Ye-Jun;Joo, Kyoung-Jin;Lee, Ju
Journal of Electrical Engineering and Technology
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제12권1호
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pp.466-471
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2017
Pantograph must be correctly attached to catenary to continuously supply stable power to railway vehicle, and the device used here is Auxiliary Air Compressor (ACM). The existing ACM used the DC motor that included commutator and brush. Since maintenance and repair by mechanical friction are essential for the DC motor, BLDC motor studies have been conducted to improve this. A three-phase BLDC motor does $120^{\circ}$ two-phase commutation through hall sensors in general. However, since hall sensor is vulnerable to heat and can run only when all three sensors work normally, sensorless control method has been studied to solve this. Using back EMF Zero Crossing Point (ZCP) detection method, this paper will introduce a stable switching sensing method that has a non-commutation area in a low speed zone.
전력계통은 안정된 전압과 주파수의 전력수급이 요구되는 가운데 발전기의 안정성은 주요 요소이다. 그런데 수차발전기 운전 중 부하 탈락 시 급격한 주파수 상승에 의한 발전기 과전압발생은 발전기 여자시스템의 제어신호인 전압실효값 오차에 기인한 것이다. 이런 오차를 최소화하고 발전기 전압을 안정시키기 위해 ZCP(Zero Crossing Point)와 FPGA를 이용한 주파수 검출영역 확장과 DFT(Discrete Fourier Transform) 알고리즘을 이용하여 안정된 전압실효값을 계산하는 기법을 설계하였다. 실험결과, 기존 57~63Hz 주파수 영역의 DFT 대비 확장된 30~90Hz 대역의 전압실효값 오차는 최대 24.68%에서 0.22%로 대폭 개선되었다.
PFC(Power Factor Correction) converters are commonly designed for CCM(Continuous Conduction Mode). However, DCM(Discontinuous Conduction Mode) appears in the input current near the ZCP(Zero Crossing Point) at light loads, resulting in input current distortion. It is caused by inaccurate average current values obtained in DCM. This paper studies a simple digital control scheme that can be operated in both CCM and DCM with minimal changes to the CCM average current control structure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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