Kim, In-Gun;Hong, Hyun-Seok;Go, Sung-Chul;Oh, Ye-Jun;Joo, Kyoung-Jin;Lee, Ju
Journal of Electrical Engineering and Technology
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제12권1호
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pp.466-471
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2017
Pantograph must be correctly attached to catenary to continuously supply stable power to railway vehicle, and the device used here is Auxiliary Air Compressor (ACM). The existing ACM used the DC motor that included commutator and brush. Since maintenance and repair by mechanical friction are essential for the DC motor, BLDC motor studies have been conducted to improve this. A three-phase BLDC motor does $120^{\circ}$ two-phase commutation through hall sensors in general. However, since hall sensor is vulnerable to heat and can run only when all three sensors work normally, sensorless control method has been studied to solve this. Using back EMF Zero Crossing Point (ZCP) detection method, this paper will introduce a stable switching sensing method that has a non-commutation area in a low speed zone.
A brushless DC (BLDC) motor control system for four-axis driving fins to control the flight attitude of a guided artillery munition is developed in this study. This system adopts a simple sensorless control scheme without a Hall sensor. A 12-step driving sensorless BLDC motor scheme is used to improve the output torque. This system has many restrictive problems that hinder the verification of a real system. For example, this has cost and environmental limitations. Therefore, this study develops HILS to verify a four-axis driving fin control system and verifies the position control system hardware by HILS operation.
In recent years, sensorless drive schemes have been proposed widely and most of them are based on the ZCP (Zero Crossing Point) detection of the BEMF (Back Electro-Motive Force). These schemes have two main problems. One is that ZCP may not be detected at low speed and thus a forced drive is required. The other problem is that there is $30^{\circ}$ phase difference between ZCP and the motor commutation instant and to ensure proper operation, this gap should be accounted for. To solve these problems a circuit is devised for detecting ZCP of the BEMF difference through the line voltage difference. Experimental results show that the output of this circuit is identical to that of the Hall sensor signal, and velocity control of a BLDC motor is possible without the sensor.
본 논문에서는 유도형 활공 탄약의 비행경로 제어와 자세유지를 위해 장착된 꼬리 날개 구동을 위한 BLDC 전동기 제어시스템을 개발하였다. 이 시스템에서는 높은 고도에서의 비행 시 압력에 취약한 홀(Hall) 센서와 같은 회전자의 위치 검출 센서를 사용하지 않는 센서리스(Sensorless) 구동 방식을 적용하였다. 측정된 극전압으로부터 상전환 신호를 추출하여 BLDC 전동기의 센서리스 구동을 실현하였으며, 또한 상전환 신호로부터 추정된 속도를 사용하여 속도 제어를 통해 꼬리날개의 변위 명령 추종을 위한 위치 제어를 수행하였다. 실제 구현된 시스템에서의 실험을 통해 개발된 센서리스 제어 알고리즘을 적용하여 위치 제어의 성능이 우수함을 확인하였다.
최근 각종 산업기기 및 자동화기기에는 회전자가 영구자석으로 구성된 브러시리스 전동기의 사용이 증가하고 있다. 그러나 회전자가 영구자석으로 이루어진 BLDC전동기의 경우 회전자 위치 판별 센서는 필수 요소이다. PM BLDC 전동기의 속도제어를 수행함에 있어 기존의 엔코더와 Hall-IC 3개를 이용하지 않고, 2개의 Hall-IC로 3상 motor의 나머지 한상의 Hall-IC 신호를 추정하였다. 또한 사용된 PM BLDC motor는 고속속도를 가지는 특성을 가지고 있지만 Hall-IC를 이용하여 속초제어를 하기 때문에 속도의 오차 량이 상당히 크다는 단점을 가지고 있다. 따라서 이러한 단점을 개선하기 위해 저가의 PLL회로를 적용하였다. 또한 실험을 통하여 그 타당성을 검증하였다.
This paper presents a sensorless speed control of BLDC Motor using terminal voltage of the one phase. Rotor position information is extracted by indirectly sensing the back EMF from only one of the three terminal voltages for a three-phase BLDC motor. Depending on the terminal voltage sensing rotor position, active filter is used for position information. This leads to a significant reduction in the component device of the sensorless circuit. Therefore this is a advantage for the cost saving and size reduction. With indirect sensing methods based on detection of the terminal voltage that require active filtering, the position information needs the six divider section by PLL circuit, the binary counter and johnson counter by the EPLD. Finally, this algorithm can estimate the rotor position information similar to Hall-sensor sticked the three-phase BLDC motor. As a result, the method described that it is not sensitive to filtering delays, allowing the motor to achieve a good performance over a wide speed range. In addition, a simple starting method and a speed estimation approach are also proposed. Experimental and simulation results are included to verify the proposed scheme.
This paper presents a sensorless speed control of Brushless DC motor using terminal voltage of one phase. Rotor position information is extracted by indirectly sensing the Back-EMF from only one of the three terminal voltages for a three phase BLDC motor. This is a advantage for the cost saving and size reduction. Also, it can be substituted for conventional Hall-IC or encoder applied to position control.
Generally, brushless DC motor(BLDCM) driving system uses hall sensors or encoders as the mechanical position or speed sensor. It is necessary to achieve the informations of rotor position for driving trapezoidal type brushless DC motor without any position sensor. In this paper, the commutation signals are obtained without the motor neutral voltage, multistage analog filters, A/D converters, or the complex digital phase shift circuits which are indispensable in the conventional sensorless control algorithms. In the proposed method, in stead of detecting the zero crossing point of the nonexcited motor back electromagnetic force for the average motor terminal to neutral voltage, the commutation signal are extracted directly from the specific average line to line voltage with low-pass filter, adder and comparators circuit. In contrast to conventional methods, the neutral voltage is not need; therefore, the commutation signals are insensitive to the common mode noise. Moreover, the complex phase shift circuit can be eliminated. The effectiveness of the proposed method is verified through simulation results.
80년대 초에 개발된 CD(Compact Disc) Disc는 지난 27여 년간 급속한 발전을 하였다. 95년에 DVD가 발표되면서 영화 Title제작이 되어 우리는 안방에서 고화질의 DVD를 감상할 수 있었다. CD-R(Recordable) 로부터 시작된 기록 기술은 CD-RW를 거쳐 DVD-Recordable, DVD-ReWritable 및 DVD-RAM, Light Scribe등 거쳐 BD(Blu-Ray) 기술에 까지 이르게 되었다. 광 Disc 기술은 3가지 분야로 나눌 수 있다. 안정된 제어를 위한 Servo 기술, Mechanical 기술, PC와communication 할 수 있는 Interface 기술 등으로 나눌 수 있다. Servo 제어 기술은 다음과 같이 4가지 분야로 구성되어 있다. Focus Servo, Tracking Servo, Sled Servo, Spindle Servo. Disc 회전을 제어를 담당하고 있는 Spindle Servo Block에서는 Hall Sensor를 이용하여 Disc의 회전을 Count하여 Feedback 하였다. 그러나 갈수록 심화 되고 있는 가격 경쟁 상황에서 Hall Sensor를 대체하여 회전수를 Conut하는 방법이 필요 하였다. BEMF(역기전력)을 이용한 Zero Crossing 방법이 이를 대체 하였지만, Motor의 전기적인 특성 편차 등에 안정된 control이 안되어서, Motor를 관리하는 방법으로 진행되어 왔다. 이것은 생산 Loss로 이어져서 Hall Sensorless의 장점을 훼손하게 되었다..본 논문에서는 이러한 Sensorless Type Spindle Motor의 문제점에 대해 Common 단자를 이용하여 안정된 제어 방법을 제안 한다. less Type의 문제점인 초기 기동 문제를 Common 단자를 이용하여 안정되게 Spindle motor를 Control 하는 방법에 대해 연구 하고자 한다.
Using back electro-motive force(EMF) signals of a brushless DC motor, the sensorless micro-processor controlled drive system was developed. In this new commutation method, the manual pulses are used for relatively short accelerating phase and then the exact commutational positions are detected based upon the back emf signals. The hardware and software implementations with the experiment to compare the performance of the developed system with the, conventional system using hall effect sensors are included. By reducing the number of the required sensors in the artificial heart control system, the total reliability will be incresed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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