A Fuzzy Back-EMF Observer for Sensorless Drive of BLDC Motor

브러시리스 전동기의 센서리스 구동을 위한 퍼지 역기전력 관측기

  • 박병건 (한양대 대학원 전기공학과) ;
  • 김태성 (한양대 대학원 전기공학과) ;
  • 류지수 (한영전기공업(주) 기술연구소) ;
  • 현동석 (한양대 전기제어생체공학부)
  • Published : 2007.04.20

Abstract

In this paper, a novel sensorless drive for brushless DC (BLDC) motor using the fuzzy back-EMF observer is proposed to improve the performance of conventional sensorless drive methods. Existing sensorless drive methods of the BLDC motor have low performance at transients or low speed range and occasionally require additional circuits. To cope with these problems, the back-EMF of the BLDC motor must be precisely estimated by a fuzzy logic, which is suitable to estimate the back-EMF which has a trapezoidal shape. The proposed algorithm using fuzzy back-EMF observer can achieve robust control for the change of an external condition and continuously estimate position of the rotor at transients as well as at steady state. The superiority of the proposed algorithm is proved through the simulation compared with other sensorless drive methods.

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.

Keywords

References

  1. T. J. E Miller, 'Brushless Permanent-Magnet and Reluctance Motor Drives,' Clarendon Press, Oxford 1989
  2. S. Ogasawara and H. Akagi, 'An Approach to Position Sensorless Drive for Brushless DC Motors,' IEEE Trans. on Ind. Appl., Vol. 27, No. 5, pp. 928-933, Sep./Oct. 1991 https://doi.org/10.1109/28.90349
  3. 윤영호, 김연충, 원충연, '3고조파를 이용한 PM BLDC 전동기 구동을 위한 센서리스 제어,' 전력전자학회 논문지, 제10권, 제4호, pp. 323-330, Aug. 2005
  4. H. R. Andersen and J. K. Pedersen, 'Sensorless ELBERFELD Control of Brushless DC Motors for Energy-Optimized Variable-Speed Household Refrigerators,' EPE Conf. Rec., Vol. 1, pp. 314-318, Sep. 1997
  5. 장항제, 이룡순, 김종선, 유지윤, 이광운, 여형기, 박정배, '브러시리스 직류전동기용 새로운 센서리스 드라이브 개발에 관한 연구,' 전력전자학회 논문지, 제6권, 제3호, pp. 223-230, June 2001
  6. 김태성, 류지수, 현동석, '미지입력 관측기를 이용한 BLDC 전동기 센서리스 드라이브에 대한 연구,' 전력전자학회 논문지, 제11권, 제1호, pp. 65-71, Feb. 2006
  7. C. C. Lee, 'Fuzzy Logic in Control Systems: Fuzzy Logic Controller-Part I & Part II,' IEEE Trans. on Syst. Man. Cybern., Vol. 20, No. 2, pp. 404-435, March/April 1990 https://doi.org/10.1109/21.52551
  8. Tae-Hyung Kim and M. Ehasani, 'Sensorless Control of the BLDC Motors From Near-Zero to High Speeds,' IEEE Trans. on Power Electronics, Vol. 19, No. 6, pp. 1635-1645, Nov. 2004 https://doi.org/10.1109/TPEL.2004.836625