본 논문은 3상 BLDC 전동기의 새로운 센서리스 제어알고리즘을 제안하였다. BLDC 전동기는 계자 자속과 회전자가 동기 되어 제어되기 때문에 회전자의 위치를 정확하게 추정하여야 한다. 기존의 ...
본 논문은 3상 BLDC 전동기의 새로운 센서리스 제어알고리즘을 제안하였다. BLDC 전동기는 계자 자속과 회전자가 동기 되어 제어되기 때문에 회전자의 위치를 정확하게 추정하여야 한다. 기존의 역기전력의 ZCP 검출, 환류다이오드의 전류 검출, 역기전력 3고조파 검출 방식의 경우 추가의 하드웨어 구성이 필요하고 각 상에 발생하는 스위칭 노이즈로 인해 실제 시스템에 적용하기 어려운 점이 있다. 제안한 방법은 제어기내에 가상의 BLDC 전동기를 모델링하여 속도 를 추정하고 전압방정식을 통해 역기전력 를 계산하여 /의 비를 역기전력 상수 와 비교하여 오차가 발생하는 시점을 전환시점으로 판별한다. 전동기를 모델링 할 경우 모델의 구조와 파라미터 오차로 인해 발생하는 추정 속도 오차는 제어성능을 저하시킨다. 이러한 오차를 보상하기 위해 도통 구간의 전류와 전환시점의 전류의 오차를 계산하여 그 오차이 일정한 값 이하가 되도록 역기전력 상수 를 제어함으로써 속도 추정 오차를 보상하였다. 기존의 센서리스 제어 방법과 달리 추가적인 하드웨어 구성의 부담이 없어 구현이 간단하며 파라미터 오차의 영향이 적은 장점이 있다 제안한 알고리즘은 Matlab Simulink를 이용한 시뮬레이션 수행과 실험을 통해 타당성을 검증하였다.
본 논문은 3상 BLDC 전동기의 새로운 센서리스 제어 알고리즘을 제안하였다. BLDC 전동기는 계자 자속과 회전자가 동기 되어 제어되기 때문에 회전자의 위치를 정확하게 추정하여야 한다. 기존의 역기전력의 ZCP 검출, 환류다이오드의 전류 검출, 역기전력 3고조파 검출 방식의 경우 추가의 하드웨어 구성이 필요하고 각 상에 발생하는 스위칭 노이즈로 인해 실제 시스템에 적용하기 어려운 점이 있다. 제안한 방법은 제어기내에 가상의 BLDC 전동기를 모델링하여 속도 를 추정하고 전압방정식을 통해 역기전력 를 계산하여 /의 비를 역기전력 상수 와 비교하여 오차가 발생하는 시점을 전환시점으로 판별한다. 전동기를 모델링 할 경우 모델의 구조와 파라미터 오차로 인해 발생하는 추정 속도 오차는 제어성능을 저하시킨다. 이러한 오차를 보상하기 위해 도통 구간의 전류와 전환시점의 전류의 오차를 계산하여 그 오차이 일정한 값 이하가 되도록 역기전력 상수 를 제어함으로써 속도 추정 오차를 보상하였다. 기존의 센서리스 제어 방법과 달리 추가적인 하드웨어 구성의 부담이 없어 구현이 간단하며 파라미터 오차의 영향이 적은 장점이 있다 제안한 알고리즘은 Matlab Simulink를 이용한 시뮬레이션 수행과 실험을 통해 타당성을 검증하였다.
The 3-phase BLDC motor(Brushless DC motor) is widely used for its simple structure and high efficiency. The torque of BLDC motor is calculated multiplying its trapezoidal back EMF by phase currents. Therefore, the torque is ideally uniform if each phase currents are controlled having 120° phase diff...
The 3-phase BLDC motor(Brushless DC motor) is widely used for its simple structure and high efficiency. The torque of BLDC motor is calculated multiplying its trapezoidal back EMF by phase currents. Therefore, the torque is ideally uniform if each phase currents are controlled having 120° phase difference and the shape of the back EMF is trapezoidal. It is required to measure the exact position to drive the BLDC motor, because the maximum torque is generated by synchronizing the phase current with the flux linkage which is represented by the permanent magnet rotor. Generally, hall effect sensors, encoders and resolvers are used for the position sensor. However, there are some significant disadvantage using these sensors in the aspects of the drive cost, the volume needs, the noise immunity and the performance reliability. Therefore, It has been investigated in several studies to driving BLDC motors without the position sensors. The conventional sensorless methods are following. It is the most widely used sensorless method detecting the ZCP(Zero Crossing Point) of the back EMF. However, estimating the exact CP(Commutation Point) with this algorithm requires phase delay filters and additional circuits. Moreover, the estimation performance decreases in the low and high speed region. Another position estimation method detecting 3rd harmonics of the back EMF requires the neutral point of the BLDC motor, which is not available in common, and additional circuits are also needed. The ZCP of the back EMF is also detected by measuring the freewheeling current of the open phase, but it is very hard to measure the freewheeling current in the low speed region and additional circuits are also needed. In this paper, a new sensorless method for BLDC motors is proposed with estimating back EMF constant. there is no additional circuits and it is robust to parameter errors. The simulations and experimental results are shown to verify the proposed method.
The 3-phase BLDC motor(Brushless DC motor) is widely used for its simple structure and high efficiency. The torque of BLDC motor is calculated multiplying its trapezoidal back EMF by phase currents. Therefore, the torque is ideally uniform if each phase currents are controlled having 120° phase difference and the shape of the back EMF is trapezoidal. It is required to measure the exact position to drive the BLDC motor, because the maximum torque is generated by synchronizing the phase current with the flux linkage which is represented by the permanent magnet rotor. Generally, hall effect sensors, encoders and resolvers are used for the position sensor. However, there are some significant disadvantage using these sensors in the aspects of the drive cost, the volume needs, the noise immunity and the performance reliability. Therefore, It has been investigated in several studies to driving BLDC motors without the position sensors. The conventional sensorless methods are following. It is the most widely used sensorless method detecting the ZCP(Zero Crossing Point) of the back EMF. However, estimating the exact CP(Commutation Point) with this algorithm requires phase delay filters and additional circuits. Moreover, the estimation performance decreases in the low and high speed region. Another position estimation method detecting 3rd harmonics of the back EMF requires the neutral point of the BLDC motor, which is not available in common, and additional circuits are also needed. The ZCP of the back EMF is also detected by measuring the freewheeling current of the open phase, but it is very hard to measure the freewheeling current in the low speed region and additional circuits are also needed. In this paper, a new sensorless method for BLDC motors is proposed with estimating back EMF constant. there is no additional circuits and it is robust to parameter errors. The simulations and experimental results are shown to verify the proposed method.
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