Optimum Torque Control Method for BLDC Motor with Minimum Torque Pulsation

This paper studies that torque model considered with decaying phase back-EMF is different In conduction and commutation period and analyzes the torque pulsation components mathematically. In this paper, it is proposed a novel method to suppress torque pulsation due to commutation time. First, it propose commutation delay time control method, which is to compensate current slope of rising phase and decaying phase to control commutation time. Current ripple is minimized at non-commutating current and torque ripple is reduced below critical speed range that dc link voltage is the same as four times of back-EMF voltage. However, torque ripple still exists due to the relation with back-EMF and commutating current and it is increased on a large scale above critical speed range, especially. Secondly, proposed method is commutation time control, which is considered with torque pulsation due to the relation of back-EMF and commutating current. Through the proposed method, the torque pulsation can be minimized in the whole speed range as well as range over critical speed.

최소토크맥동을 갖는 BLDC 전동기의 최적제어

본 연구에서는 감쇠상 역기전력을 고려한 토크모델이 도통 및 전환구간에서 다름을 보였으며 이를 통해 전환구간에서 나타나는 토크맥동을 수학적으로 해석하였다. 본 논문에서는 전환시간에 의해 나타나는 토크맥동을 저감할 수 있는 새로운 방식을 제안하였다. 첫째, 전환시간을 조절하여 상승상 및 감쇠상의 전류의 기울기를 일정하게 조정하는 절환지연시간제어를 제안하였다. 이를 통하여 비전환상에서의 전류맥동을 저감하였으며 직류단전압과 4배의 역기전력전압의 크기가 같아지는 임계속도 이하에서 토크맥동을 저감할 수 있다. 그러나, 역기전력 및 전환하는 전류의 관계에 의해 토크맥동이 여전히 존재한다. 특히 임계속도 이상에서는 토크맥동율이 크게 증가한다. 둘째, 역기전력과 전류의 관계에 따라 나타나는 토크맥동을 고려한 전환시점제어를 제안하였다. 제안한 방식에 의하여 BLDC 전동기의 토크맥동을 임계속도 이상에서 뿐 만 아니라 전 속도영역에서도 최소화 할 수 있다.