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레졸버 여자신호의 최적 위상 조정 방법
A Method to Adjust the Optimal Phase Angle of Resolver Excitation Signal 원문보기

전력전자학회 논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics, v.15 no.3, 2010년, pp.252 - 258  

김경서 (LS산전연구소)

초록
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레졸버에 의한 속도 측정과 PWM 신호 발생을 하나의 마이크로콘트롤러를 이용하여 동시에 구현하면 시스템 비용을 줄일수 있을 뿐만 아니라 인버터의 스위칭 노이즈를 회피하는 것이 용이하다. 스위칭 노이즈를 회피하면서 동시에 속도측정 정밀도를 높이기 위하여 PWM 스위칭과 레졸버 신호의 A/D 변환 시점이 동기되어야 한다. 본 연구에서는 레졸버 여자신호의 위상을 단계적으로 변화시키면서 레졸버 출력신호를 측정하고, 측정된 데이터로부터 최소자승근사법을 이용하여 레졸버 여자신호의 최적 위상을 추정하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

If the speed measurement of resolver and the generation of PWM signals are implemented with single microcontroller, it is easy to reduce the system cost and to avoid the switching noise of inverters. To avoid the switching noise and to improve the accuracy of measurement, PWM switching and A/D sampl...

주제어

#Resolver   #Speed sensor   #Least square approximation  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 이러한 문제를 해결하기 위한 보상 및 튜닝 방법에 관한 연구 결과들이 최근에 발표되고 있다.[5][6][7] 본 논문은 인버터 스위칭 환경을 고려한 레졸버 여자신호 튜닝에 관한 연구 결과이다. 인버터를 이용하여 전동기를 구동하는 경우 인버터의 스위칭 동작에 의하여 유기되는 전자파 노이즈가 레졸버 신호에 유입되어 정확한 속도 측정을 어렵게 한다.
  • 본 논문에서는 전동기 속도 및 위치 센서로 레졸버를 사용할 경우, 인버터 스위칭 노이즈를 회피하기 위한 신호 간 동기 및 조정 방법을 제시한다. 실제 전동기 구동시스템에 쉽게 적용될 수 있도록 제시한 방법이 자동튜닝 기능으로 구현이 될 수 있도록 하였다.
  • 레졸버를 이용한 속도 측정 및 전동기 전압제어를 하나의 마이크로콘트롤러에서 수행토록 함으로써 인버터 스위칭 노이즈의 영향이 적은 속도 측정 시스템을 구성하였다. 인버터의 스위칭 시점을 피하기 위하여 레졸버 여자신호와 레졸버 출력신호 샘플링 시점 간의 위상동기가 필요하며, 본 논문에서는 이를 자동 조정하는 방식을 제시하였다. 레졸버 신호의 꼭지점에서 샘플링이 일어나도록 레졸버 여자신호 위상의 최적 값을 추정하여야 한다.

가설 설정

  • 인버터의 스위칭 노이즈는 여타의 전자기기 노이즈에 비하여 강력하므로 필터를 사용하여 억제시키기가 쉽지 않으며, 따라서 노이즈 회피 설계가 보다 효과적인 노이즈 대책이 될 수 있다.[8] 레졸버 출력신호를 샘플링하는 시점이 인버터 스위칭 시점을 회피하도록 설계하면 스위칭 노이즈의 영향을 줄일 수 있다. 이러한 점을 고려하여 속도측정 시스템을 설계하는 경우 인버터 스위칭 시점과 레졸버 신호를 샘플링 하는 시점 간의 동기가 필수적이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
레졸버는 어떤 구조인가? 레졸버는 회전형 변압기 구조로 되어 있고, 수 kHz 이상의 여자신호가 레졸버 1차 권선에 인가되면 위치 변위에 비례하여 진폭이 변조된 신호가 2차 권선에 출력된다. 2차 권선은 90° 위상차를 갖는 두 개의 권선으로 구성되므로 이로부터 회전자의 절대위치 정보를 얻을 수 있다.
인버터의 스위칭 노이즈의 영향을 어떻게 줄일 수 있는가? 인버터의 스위칭 노이즈는 여타의 전자기기 노이즈에 비하여 강력하므로 필터를 사용하여 억제시키기가 쉽지 않으며, 따라서 노이즈 회피 설계가 보다 효과적인 노이즈 대책이 될 수 있다.[8] 레졸버 출력신호를 샘플링하는 시점이 인버터 스위칭 시점을 회피하도록 설계하면 스위칭 노이즈의 영향을 줄일 수 있다. 이러한 점을 고려하여 속도측정 시스템을 설계하는 경우 인버터 스위칭 시점과 레졸버 신호를 샘플링 하는 시점 간의 동기가 필수적이다.
마이크로콘트롤러나 DSP의 소프트웨어 및 내장 하드웨어로 전용칩의 기능을 대체하는 방법의 장점은? 레졸버 1차 측에 고주파 여자신호를 인가하고 2차 측 출력 신호로부터 위치 및 속도 정보를 추출하기 위한 신호처리 회로나 수단이 필요하며, 이러한 기능들을 수행하기 위한 전용 R/D 컨버터 칩들이 상용화 되어있다.[1][2] 전용칩을 사용하지 않고 마이크로콘트롤러나 DSP의 소프트웨어 및 내장 하드웨어로 전용칩의 기능을 대체하는 방법도 발표되고 있으며,[3][4] 이 경우 하드웨어가 간단하여 경제적이고, 시스템 변경이 용이하다는 장점을 가진다.
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참고문헌 (9)

  1. Smartcoder (AU6802N1) Specifications, Tamagawa Seiki Co., 2003. 

  2. AD2S1200 : 12-Bit R/D Converter with Reference Oscillator, Analog Devices, 200 

  3. M. Mienkina, P. Pekarek and F. Dobes, DSP56F80x Resolver Driver and Hardware Interface, Freescale Semiconductor, Inc., 2002. 

  4. M. Staebler, TMS320F240 DSP Solution for Obtaining Resolver Angular Position and Speed, Texas Instruments, 2000. 

  5. 목형수, 이정민, 최규하, 김상훈, 조영훈, "PMSM의 벡 터제어시 위치센서 오차에 의해 발생하는 토오크 리플에 대한 해석과 그 보상 방법", 전력전자학회 논문지, 제12권, 제6호, pp. 449-455, 2007. 

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  6. Seon-Hwan Hwang, Young-Hwa Kwon, Jang-Mok Kim and Jin-Seok Oh, "Compensation of Position Error due to Amplitude Imbalance in Resolver Signal", Journal of Power Electronics, Vol. 9, No. 5, pp. 748-756, 2009. 

    원문보기 상세보기

  7. R.Hoseinnezhad and A.Bab-Hadiasharh, "Calibration of Resolver Sensors in Electromechanical Braking Systems: A Modified Recursive Weighted Least -Squares Approach", IEEE Trans. on Industrial Elect., Vol. 54, No. 2, pp. 1052-1060, 2007. 

    상세보기 crossref

  8. L. Harnefors, "Speed Estimation from Noisy Resolver Signals", Power Electronics and Variable Speed Drives, pp. 279-282, 1996. 

  9. C. Gerald and P. Wheatley, Applied Numerical Analysis, Addison Wesley, pp. 534-540, 1984. 

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