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문제 정의
- BLDCM의 토크는 전류와 역기전력의 함수이므로 맥동 없는 토크를 얻기 위해서는 전류제어의 측면뿐만 아니라 전류와 역기전력과 외 상호 관계를 고려하여야 한다. 본 논문에서는 BLDCM의 단점인 전환 구간에서 토크 맥동이 발생하는 문제에 대하여 연구하였으며 전환 구간에서의 감쇄상역기전력 을 고려한 토크 모델을 이용하여 전환 구간의 토크가 전류에 비례하는 부분과 전환시간에 비례하는 토크 맥동으로 나눌 수 있음을 보였다. 전자는 모터를 회전시키는 실제적인 출력토 크로 작용하는 성분으로 전류에 맥동이 있을 경우 토크맥동 으로 나타날 수도 있고 후자는 맥동으로만 존재하는 성분으로 전류제어가 원활하게 수행된 경우에도 여전히 존재하게 된다.
- 본 연구에서는 감쇄상역기전력을 고려한 토크 모델을 유도하여 도통 및 전환구간의 토크가 다름을 보이고 이를 통해 전환 구간에서 나타나는 불가피한 토크 맥동을 수학적으로 정의하였다. 이것 온 전류제어를 통해 전류의 맥동이 발생하지 않는 경우에도 전환자제에 의해 나타나는 맥동성분으로 전환 구간의 토크 맥동이 전류 맥동뿐만 아니라 전환시간 자체에 외해서도 영향을 받음을 알 수 있다.
- RCarlson온 1992년에 DC링크전압과 역기전력과의 관계 롤 통하여 속도와 전환 형태 사이의 관계를 발표하였다. 이 논문에서 저자는 도통 및 전환 구간의 토크가 모두 비전환상 전류 (noncommutating current)에 비례함을 보이고 이 전류를 일정하게 제어함으로써 토크 맥동을 제거할 수 있음을 제안하였고[3], 이러한 전류 제어의 관점에서 토크 맥동을 저감하려는 많은 연구가 진행되어 왔다. 대표적인 연구로는 DC일크 전류를 일정하게 제어하는 방법[1], off상 전류를 지연시켜 토크리플을 억제하는 방법[2], 비전환상 전류를 일정하게 제어하는 방법[3], 모터와 인버터 간의 중성점 전압을 비전환상 전류제어에 전향 보상하는 방법[4], off상 전류의 스위칭을 통해 상숭/감쇄기울기를 동일하게 유지하여 비전환상 전류를 일정하게 하는 방법(5)등이 있다.
- 따라서 전환시의 토크 맥동의 원인은 전류의 맥동과 유한한 전환시간으로 나눌 수 있다. 지금까지 BLDCM의 토크 맥동 저감을 위한 연구는 주로 전류제어의 측면에서 이루어져 왔는데 본 논문에서는 전환시간에 의한 토크 맥동을 저감시킬 수 있는 방식을 제안하였다. 전환에 외한 토크 맥동은 2차 함 수형태이고 전환 시점을 제어할 때 역기전력의 평탄한 구간을 중심으로 토크 맥동이 양분되는 현상에 착안하여 전환 시점을 적절히 제어함으로써 전환에 의한 토크 맥동을 상당히 저감할 수 있음을 보였으며 최적의 전환 시점을 제안하였다.
가설 설정
- 2) 각상의 역기전력은 120° 의 위상차를 가지고 있다.
- ac상에서 be상으로 전환이 일어나는 경우의 각 상의 전류와 역기전력 온 식(5), (6)과 같다. 전환 구간에서 역기전력의 크기는 일정하다고 가정하였다.
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