Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety (해양환경안전학회지)

The Korean Society of Marine Environment and safety (해양환경안전학회)
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A Study of Control for 3 Phase BLDC Motor using Control Methodology of DC Motor

직류전동기 제어기법을 적용한 3상 BLDC 모터 제어에 관한 연구

  • Jin-Man Kim (Ship Repair Supporting Center, Mokpo National Maritime University) ;
  • Taek-Kun Nam (Division of Marine Engineering System, Mokpo National Maritime University)
  • 김진만 (목포해양대학교 선박수리지원센터) ;
  • 남택근 (목포해양대학교 기관시스템공학부)
  • Received : 2023.10.10
  • Accepted : 2023.10.27
  • Published : 2023.10.31
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Abstract

This paper discusses the control method of BLDC(Brushless Direct Current) motor that has similar electrical characteristics with DC motor but has improved its lifespan and reliability. The BLDC motor can improve durability and speed stability by using rotor position information to eliminate commutators that require mechanical contact with DC motors. In this study, a controller for a DC motor was designed based on the fact that the current in the windings of a BLDC motor is a square-wave current like the current flowing in the armature of a DC motor. Next, the designed controller was applied to a 3-phase BLDC motor to confirm the effectiveness of the controller. In detail, a single-phase DC motor with electrical parameter values of a three-phase BLDC motor was modeled and a PI controller for motor speed control was designed by applying the root locus method to the derived system. The speed control simulation of the DC motor was performed to confirm the validity of the controller, and the same controller was applied to the speed control of the 3-phase BLDC motor implemented in MATLAB. From the simulation, similar results of the DC motor were obtained in the 3 phase BLDC motor and confirmed the usefulness of the proposed control scheme.

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.

Keywords

Acknowledgement

이 논문은 2023년도 해양수산부 친환경 선박 전주기 혁신기술개발사업 '친환경선박용 전기추진시스템 시험평가 및 무탄소연료 선박적용성 실증 기술 개발(20220631)' 사업의 지원을 받아 수행된 연구 결과입니다.

References

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