본 논문에서는 하나의 DC-Link 전류센서를 사용하여 BLDC 모터의 상 저항을 고려한 상 전환 토크리플 저감 방법을 제안하고자 한다. 지금까지 하나의 DC-Link 전류센서를 사용하여 BLDC 모터의 상 전환 토크리플 저감에 대한 연구는 많이 진행 되어 왔다. 기존의 방법들은 상 저항 값을 무시하여 상 인덕턴스 성분만을 가지고 제어한 방법이 주류를 이루어 왔다. 하지만 상 저항 값이 크면, 저속 영역과 고속 영역 구간에 변화를 가져와 기존의 방법을 사용할 시 토크리플이 발생한다. 또한 상 전환 시 전류 기울기와 상 전환 시간에 대해 영향을 미치게 되어 기존의 방법을 사용할 경우 토크리플이 발생하게 된다. 본 논문에서는 시뮬레이션을 통하여 상 저항을 고려한 BLDC 모터의 상 전환 토크리플 저감 방법에 대해 효용성을 입증하고자 한다.
최근에 자동차의 고급화 추세에 따라 안정성 및 실내 정숙성이 요구되고 있다. 이 때문에 자동차의 차량 부품에 대한 소음규제가 강화되고 있으며, 학술적으로도 소음 및 진동에 관한 연구가 활발해지고 있다. 연료 펌프도 이러한 부품 중의 하나인데, 현재 자동차의 연료 펌프에는 구형파 전류 운전 방식을 사용한 BLDC 모터가 적용되고 있으나 이는 전동기 코일의 전류가 급격히 증가 또는 감소함에 따라 심한 전기적인 소음을 발생시킨다. 본 논문에서는 이러한 BLDC 모터의 전기적인 소음을 줄이기 위해 정현파 전류로 구동하는 벡터제어 방식을 사용하는 것을 제안하였다.
속도의 가변이 많지 않은 모터 application에서는 벡터 제어보다 홀센서를 사용한 BLDC제어를 주로 사용하고 있다. 하지만 기본적으로 홀센서의 기구적인 취약점으로 인하여 BLDC 제어에 문제점이 발생하는 현상을 확인할 수 있다. 본 논문에서는 기존의 BLDC전동기 구동에 필요한 3개의 홀센서를 이용한 전동기 구동방식에서 하나의 홀센서를 이용하여 회전자의 위치를 추정하는 방법에 대해 제안하였다. 이러한 방식을 통해 홀센서의 취약 부분인 열에 의해 손상되는 경우나 기구적으로 위치오차를 가지고 있는 경우에도 정상적으로 위치정보를 습득할 수 있도록 하여 정상적인 BLDC제어를 할 수 있도록 하는 방안을 제안하였다.
A numerical simulation of brushless DC motor is performed to elucidate thermo-flow characteristics in winding and bearing with heat generation. Rotation of rotor and blades drives influx of ambient air into the rotor inlet. Recirculation zone exists in the tiny interfaces between windings. The flow separation causes poor cooling performance in bearing part and therefore the redesign of the bearing groove is required. The design parameters such as the inlet location, geometry and bearing groove threshold angle have been selected in the present simulation. As the inlet location moves inward in the radial direction, total incoming flow rate and heat transfer rate are increased. Total incoming flow rate is increased with increasing the inlet inner length. The effect of the bearing groove threshold angle on the thermal performance is less than that of other design parameters.
본 연구는 BLDC 모터의 동일모델간 다른 정상범위로 인해 발생하는 상태판단 문제를 해결해 진단 효율을 높이는데 있다. 모터내 고유한 외란은 동일한 상태임에도 정상상태 범위가 다르게 계측되는 원인이다. 이러한 문제는 진단모델 설계시 모터 상태를 구별하기 위한 특징변수와 상태판단 기준값을 결정하기 어렵게 한다. 실험은 다수의 BLDC 모터들에서 신호를 계측하기 위한 시스템을 구성하고, 모터별 다른 정상범위를 관찰하고 고장들을 상태별로 분류하였다. 계측한 신호는 제안한 상태천이모델을 사용하여 모터 고유외란의 영향을 최소화하였다. 제안한 상태천이모델은 동일 모터모델에서 발생하는 다른 정상상태 특성을 줄여 고장 검출효율을 향상시키는 방법이다. 본 연구의 실험 결과, 고장 검출율이 향상되었으며 제안한 상태천이모델이 진단에서 유용한 방법임을 알 수 있었다.
서보 모터는 컴퓨터와 센서로부터 오는 지령에 대해 정밀한 모션제어 즉, 정확한 속도조절과 위치 잡기를 수행함으로써 자동화 시스템에서 중요한 부분으로 사용된다. 특히, 선형추진 BLDC모터는 볼스크류, 타이밍 벨트, 랙/피니온과 같은 마찰 유도 전달 메카니즘들과 연결을 갖는 회전식 서보모터들에 비해 다양한 장점들을 갖는다. 본 논문은 정현파 구동형 선형 추진 BLDC모터의 동특성과 출력들로부터 얻어지는 정보를 이용하여 미지의 전동기 계통 파라미터들을 추정하는 방식을 제안한다. 추정된 파라미터들은 제어기와 외란 관측기의 이득을 조절하는데 사용될 수 있다. 이러한 목적을 이루기 위해 고성능의 디지털신호처리프로세서로 계자기준제어(FOC)기법을 구현하기 위해 설계된 TMS320F240을 선형 BLDC 서보 전동기의 제어기로서 사용한다. 이 서보전동기 응용 전용의 DSP는 A/D Converter와 PWM 발생부, 다수의 IO Port를 내장하고 있어 서보모터 제어기에 중요한 역할을 담당하게 된다. 이 선형 BLDC 서보 전동기 시스템은 또한 IPM 구동기와 홀센서 타입의 전류센서모듈 그리고 게이트 구동 신호와 고장 신호들의 전기적 절연을 위한 광결합 모듈을 포함한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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