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BLDC 고속 센서리스 구동의 ZCP 추정 오차 저감을 위한 Programmable Low Pass Filter 설계
A Design of Programmable Low Pass Filter to Reduce the ZCP Estimation Error at High Speed BLDC Sensorless Drive 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.63 no.1, 2014년, pp.35 - 41  

서은정 (Department of Control & Instrumentation Engineering, Graduate School, Changwon National Univ.) ,  이강석 (Department of Control & Instrumentation Engineering, Graduate School, Changwon National Univ.) ,  이우택 (Dept. of Control & Instrumentation Engineering, Changwon National Univ.)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents a design method of programmable low pass filter(PLPF) which reduce an estimation error of a zero crossing point(ZCP) for a high speed brushless DC(BLDC) motor drive. BLDC motor sensorless drive is possible by estimation of ZCP. The ZCP estimated by detecting a change of back-EMF ...

주제어

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문제 정의

  • 본 논문에서는 ZCP 주기로 계산되는 속도의 주파수 분석을 바탕으로 구동 속도에 따라 필터의 차단 주파수가 가변되는 프로그래머블 저역 통과 필터(Programmable Low Pass Filter)를 설계하였다. 설계한 필터를 적용함으로써 넓은 구동 영역에서 단자 전압의 측정 노이즈로 인한 ZCP 추정 오차를 저감시킬 수 있고, 이는 토크 리플을 감소시켜 BLDC 전동기 구동에서 발생하는 진동, 소음을 줄일 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
추정 오차의 원인과 관련된 특징은 무엇이 있는가? 이러한 추정 오차의 원인으로는 단자 전압의 샘플링 주기의 제한과 단자 전압의 측정 노이즈의 두 가지로 나눌 수 있다[10]. 단자 전압의 샘플링 주기의 제한으로 인한 추정 오차는 한 회전당 단자 전압의 샘플링 수가 적은 고속에서 오차가 심화되는 특징이 있으며, ZCP간의 주기에 저역 통과 필터를 적용함으로써 이러한 추정 오차를 저감시키는 방법이 연구되었다[11].
Brushless DC(BLDC) 전동기는 무엇인가? Brushless DC(BLDC) 전동기는 DC 전동기의 기계적 접촉 구조인 정류자와 브러시를 제거하여, 전자적인 정류를 이용하여 신뢰성을 향상 시킨 전동기이다. 이러한 BLDC 전동기는 간단한 구조, 우수한 내구 수명, 고효율, 고토크 등의 장점으로 인해 다양한 산업분야에 많이 이용되고 있다[1-4].
BLDC 전동기의 좋은 특징은 무엇인가? Brushless DC(BLDC) 전동기는 DC 전동기의 기계적 접촉 구조인 정류자와 브러시를 제거하여, 전자적인 정류를 이용하여 신뢰성을 향상 시킨 전동기이다. 이러한 BLDC 전동기는 간단한 구조, 우수한 내구 수명, 고효율, 고토크 등의 장점으로 인해 다양한 산업분야에 많이 이용되고 있다[1-4]. 하지만 전자적인 정류를 위해서는 영구자석의 회전자의 위치 정보를 알아야 하기 때문에 홀센서, 레졸버 및 엔코더와 같은 위치 센서를 필요로 하는데, 위치 센서의 장착으로 인해 전동기 시스템의 가격 상승, 부피 증가, 사용 환경의 제약 등 많은 문제들이 야기된다.
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참고문헌 (11)

  1. Q. Tran, T. Chun, H. Lee, H. Kim and E. Nho, "Control Techniques of Sensorless BLDC Motor Drive for a Vehicle Fuel Pump Application," Transactions of KIEE, Vol.60, No.10, pp.1858- 1864, 2011. 

  2. H. Kim, J. Bae, J. Jang and I. Joo, "The Characteristic Improvement of the Motor for Electric Compressor by the Lead Angle Control," KSAE Spring Conference Proceedings, pp.879- 882, 2012. 

  3. S. Kim, S. Jeong, S. Rhyu and B. Kwon, "Reduction of Cogging Torque of BLDC Motor by Sinusoidal Air-Gap Flux Density Distribution," Transactions of KIEE, Vol.56, No.1, pp.57-65, 2007. 

  4. H. Kim, H, Oh, J. Kim and C. Kim "A Study On the Phase Advance Angle of High Speed Operation for 7 Phase BLDC Motor Drives," Transactions of KIEE, Vol.56, No.11, pp.1930-1936, 2007. 

  5. J. C. Moreira, "Indirect Sensing for Rotor Flux Position of Permanent Magnet AC Motors Operating Over a Wide Speed Range," IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 32, no. 6, pp.1392-1401, Nov./Dec. 1996. 

  6. S. Ogasawara and H. Akagi, "An approach to position sensorless drive for brushless dc motors," IEEE Trans. Ind. Applicat., vol.27, pp.928-933, Sept./Oct. 1991. 

  7. G. Su and J. Mckeever, "Low cost sensorless control of brushless DC motors with improved speed range," IEEE Applied Power Electronics Conference, pp.286-292, 2002. 

  8. D. song, S. Lee, T. Jung, S. Cho, S. Park and D. Kim, "Developement of Back-emf Filter Circuit for Driving Sensorless BLDC Motors," Transactions of KIPE, Vol.13, No.1, pp.63-69, 2008. 

  9. R. Carlson, M. Lajoie-Mazenc and J. C. dos Fagundes, "Analysis of torque ripple due to phase commutation in brushless DC machines," IEEE Trans. Ind. Applicat., vol. 28, no. 3, pp.632-638, 1992 

  10. E. Seo, K. Lee and W. Lee, "The effects of back-EMF signal noise and sampling period for BLDC motor sensorless drives at high speed," KSAE Spring Conference Proceedings, pp.1065-1068, 2013 

  11. H. Yeo, T. Kim, J. Park, K. Lee and J. Yoo, "Performance Enhancement of a Sensorless Drive for Brushless DC Motors using Digital Filter," Transactions of KIEE, Vol.48B, No. 2, pp.63-68, 1999. 

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