bldc 설계

목차

1. BLDC 설계목적
2. BLDC 모터 제어기 구조
1> 제어기의 기본구조
2> 전류제어기
3> 속도제어기
4> 위치제어기의 구조
3. BLDC 모터 제어기 설계 및 구현
1> 하드웨어 설계
2> 소프트웨어 구현
4. 제어기의 성능 검증
1. 실험조건
2. 속도 서보로서의 성능
3. 위치 서보로서의 성능
5. 결 론

본문내용

위의 제어가 가능하도록 하였다.
(3) 위치제어기 소프트웨어의 구현
위치제어기 소프트웨어는 <그림 5>의 위치제어기와같고, 속도제어기와 마찬가지로 제어대상 모터의 위치검출기 분해능에 따라 제어주기를 가변적으로 설정할수 있도록 하였다. 입력이 되는 위치명령은 외부에서제어기로 입력되는 속도명령을 이용하여 생성시켰으며,속도 명령 값은 가속도/감속도를 주어 생성시키도록 하였고, 속도제어기로 직접 전달될 수도 있도록 하였다.아래 흐름상에서 보면 모드-A가 일반적인 형태의 마
이너루프 모터제어기 이고, 제안한 알고리즘에서는 모드-B를 추가하여 대상모터에 따라 전환이 되도록 하였다
4. 제어기의 성능 검증
1. 실험조건
제어기 입력전압：AC 220 [Vrms]
인버터 출력전압：AC 220 [Vrms]
(SVPWM 방식 Switching)
사용 프로세서：MITUSBISHI(社) M16C62
16bit Micro Processor
실험대상 모터 사양
모터-A 위치검출기 분해능：2000[ppr] / 광학식
전기적 사양：1.4[ohm] / 5.0[mH] / 10[pole]
정 격 출 력：500[W] / 3.7[Arms]
정 격 속 도：3000[rpm] / 5000[rpm] max
모터-B 위치검출기 분해능：360[ppr] / 자기식
전기적 사양：5.0[ohm] / 25.0[mH] / 4[pole]
정 격 출 력：550[W] / 2.7[Arms]
정 격 속 도：3000[rpm] / 3400[rpm] max
대상부하：산업용 재봉기
전류제어주기：100[us]
전류제어기 제한 최대전류：10[A]
위치 및 속도제어주기
모터-A：0.75 [ms] / 속도 분해능 10[rpm]
모터-B：2.083[ms] / 속도 분해능 20[rpm]
2. 속도 서보로서의 성능
속도 서보로서의 성능평가는 실제 재봉기에 장착한상태에서모터의속도명령과,가속도/감속도 명령을 파라미터로 제어기에 입력하였을 때 얼마나 충실히 추종하느냐를 기준으로 하였다. 모터-A 및 모터-B 에 대해, 각각 운전속도를 0[rpm]∼3000[rpm], 이때의 가감속도를 0.480[rpm/ms]∼16.802[rpm/ms]까지 가변 해가면서 목표속도에 대하여 가감속 운전을 실시하였으며,Overshoot없이 목표속도로 가감속 하는 것을확인할수있었다.가감속추종결과는
<그림 6> 및 <그림 7>과 같다.
3. 위치 서보로서의 성능
위치 서보로서의 성능평가는 실제 재봉기에 장착한상태에서 모터의 1회전 360도 구간 중의 임의위치를파라미터로 설정하여 제어기에 입력하고, 임의 속도로모터를 운전하다가 정지 시켰을 때 모터가 설정된 위치에서 정지하는 지와 설정위치와의 위치편차를 기준으로 하였다. 모터-A 및 모터-B 에 대해, 각각 운전속도를 0[rpm]∼3000[rpm], 이때의 가감속도를 0.480[rpm/ms]∼16.802[rpm/ms]까지 가변 해가면서 목표속도 및 위치에 대하여 가감속 운전을 하였을 때 오버슈트 없이 목표속도로 가감속하여 목표위치에 도달하는것을 확인할 수 있었으며, 모터-A 와 모터-B에서 각각최대 ±0.3도의 위치편차를 보였으며, 모터-B의 경우최대 ±1.0도의 위치편차를 보였다.모터-A 및 모터-B 가 주어진 속도명령을 추종하여가감속 할 때의 모터의 입력 전류 파형은 각각 <그림8>, <그림 9>와 같다.그림에서 보는바와 같이 가감속시 모터 최대전류가적절히 제한되며 가감속 운전이 되는 것을 확인할 수있었다.
모터-A, 모터-B 각각에 대하여 가감속시 q-축전류명령과 실제 피드백 된 q-축 전류의 파형은 각각 <그림 10>, <그림 11>과 같다.그림에서 보는 바와 같이 전류 추종 역시 양호하게 이루어지고 있음을 확인할 수 있었다.
5. 결 론
제어알고리즘 및 하드웨어는DSP가 아닌 16bit급 정도의 마이크로 프로세서에서 비
교적 구현이 용이하며 실제로 BLDC-모터의 응용분야의 하나인 산업용재봉기 제어부분에 실제 적용함으로서 그 성능 및 실제 산업현장에서의 적용 가능여부를 평가해 보았으며, 상대적으로 고정밀도를 요하지 않는 조건에서는 충분히 속도/위치서보로 충분한 역할을 할
수 있음을 확인하였다. 이후 보다 추가해야할 과제로는, 가능한 간단한 방법으로 부하의 상태를 스스로 인식하여 각종 제어 파라미터들을 적절히 설정할 수 있는 기법에 대한 연구가 필요하며, 이를 위해 모터의 전기적 시정수와 기계적시정수, 그리고 이너셔를 추정하여 필요한 파라미터들을 설정하는 방법을 연구한다면 보다 성능이 우수한
제어기가 될 것으로 사료된다.

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