Abstract
In this paper, we show that the instantaneous phase current of the bifiler-wound hybrid stepping motor is dependent of lead angle and that the information of motor position is obtained from the instantaneous phase current at ${\pi}/2$ by the theoretical formular and its computer simulation results. From the facts, we design the microcontroller-based motor position sensorless controller of optimal lead angle, which generates the excitation pulses for the closed-loop drives. The controller is consist of microcontroller which has the function of A/D converter, programmable input/output timer, and the transfer table which has the values of optimal lead angle depending on motor velocity, and ROM which has the transfer table of the values of lead angle depending on velocity of motor and the values of instantaneous phase current at ${\pi}/2$. From the design of microcontroller-based controller, we minimize the external interface circuit and obtain flexibility by changing the contents of ROM transfer tables and the control software. We confirm that the designed controller drives the bifilar-wound hybrid stepping motor is the mode of optimal lead angle by comparing the instananeous phase current experimental results and computer simulation results.
본 연구에서는 복권형 하이브리드 스테핑 전동기의 회전자 위치 함수로 주어지는 순시 상전류식을 유도하여 Laad Angle에 따른 순시 상전류값의 변화를 보이고, 특히 여자 펄스 인가후 ${\pi}/2$ 시점의 수닛 상전류값으로부터 회전자 위치 정보를 얻을 수 있음을 이론식 및 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 확인하였다. 이러한 사실으로부터 복권형 하이브리드 스테핑 전동기의 폐루프 운전을 위해 회전자 위치 검출기를 사용하지 않고 전동기의 파라미터가 고려된 최적 Lead Angle이 실현된 여자 펄스를 생성시키는 제어기를 마이크로컨트롤러에 의해 구성하고 실험하였다. 구성된 제어기는 A/D 변환기, 프로그래머블 입.출력 타이머 및 전동기 속도에 대한 최적 Lead Angle 값을 갖는 변환 테이블 등의 기능을 갖는 마이크로컨트롤러와 또한 전동기의 속도와 여자 펄스 인가후 ${\pi}/2$ 시점의 순시 상전류값에 대한 정토오크 발생영역에 해당하는 Lead Angle 값을 갖는 변환 테이블을 위한 ROM 등으로 구성되어 외부 부가회로를 최소화하였으며, 전동기의 파라미터 등의 변화에 따른 제어량의 병환 테이블이 내용과 제어 S/W 에 의존함으로써 유연성을 확보하였다. 이와 같이 구성된 복권형 하이브리드 스테핑 전동기의 회전자 위 센서리스 최적 Lead Angle 시의 순시 상전류 파형과 유사한 파형을 얻음으로써 최적 Lead Angle 이 실현되었음을 확인할 수 있었다.