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VHDL과 FPGA를 이용한 BLDC Motor의 속도 제어 시스템 구현
Implementation of the BLDC Motor Speed Control System using VHDL and FPGA 원문보기

반도체디스플레이기술학회지 = Journal of the semiconductor & display technology, v.13 no.4, 2014년, pp.71 - 76  

박운호 (청주대학교 반도체공학과) ,  양오 (청주대학교 반도체공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents the implementation for the BLDC motor speed control system using VHDL and FPGA. The BLDC motor is widely used in automation for its good robustness and easy controllability. In order to control the speed of the BLDC motor, the PI controller used for static RPM output of the BLDC ...

주제어

#VHDL   #FPGA   #BLDC Motor   #PI controller   #Speed control  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 AD 변환기와 가변 저항기를 사용하여 BLDC모터의 속도를 결정해주었다. 가변 저항기를 통해 나오는 전압(0~5 V)를 AD 변환기로 변환할 값을 입력해주고 FPGA를 통해서 Fig.
  • 본 논문에서는 VHDL과 FPGA를 이용하여 BLDC Motor Controller IC를 설계하고자 한다. BLDC 모터 제어 시스템을 만드는데 있어 AD 변환기를 이용하여 지정속도를 입력 해주고, DA 변환기를 이용하여 지정속도와 현재속도를 실시간으로 모니터링할 수 있는 시스템과 BLDC 모터를 제어하는데 있어 효율과 신뢰성을 높이기 위하여 PI제어기를 사용하고자 한다.
  • 본 논문에서는 VHDL과 FPGA를 이용하여BLDC모터의 속도 제어 시스템을 구현해 보았다. 가변 저항기와 AD 변환기를 사용하여 지정속도를 입력 받게 구현하였고 LED로 AD 변환기에서 디지털 신호가 잘나오는지 확인할 수 있다.
  • BLDC 모터 제어 시스템을 만드는데 있어 AD 변환기를 이용하여 지정속도를 입력 해주고, DA 변환기를 이용하여 지정속도와 현재속도를 실시간으로 모니터링할 수 있는 시스템과 BLDC 모터를 제어하는데 있어 효율과 신뢰성을 높이기 위하여 PI제어기를 사용하고자 한다. 이러한 시스템을 설계하여 상용화의 가능성을 제안하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
DC모터의 특징은 무엇인가? 그리고 최근에 BLDC 모터가 여러 산업 응용 분야에서 DC모터를 급속히 대체하고 있다. 그 이유 중에 하나는 DC모터는 브러시와 정류자에 의해서 기계적으로 전류 방향을 바꿔 연속적인 토크를 발생시키고 수명, 소음, 노이즈(Noise), 속도 변화 등의 한계가 있다. 그러나 BLDC모터는 위의 특성 때문에 DC모터보다 가격이 비싸며, 구동이 어려워서 범용으로 사용되는 것은 제한되고 있다.
BLDC모터의 단점은 무엇인가? BLDC모터는 높은 속도대 토오크 특성을 가지고 높은 동적 응답, 고효율, 긴 수명, 저소음, 높은 속도 영역의 많은 장점들이 있다. 하지만 다른 모터에 비해 가격이 비싸고, 대형의 모터가 개발되어 있지 않으며, 고장시 수리에 어려움이 많은 것이 단점으로 지적되고 있다. BLDC모터는 브러시나 슬립 링과 같은 기계적 접촉부를 갖지 않은 구조를 하고 있다.
FPGA의 장점은 무엇인가? 고성능 DPS 솔루션이 요구되는 시장에서 FPGA (Field Programmable Gate Array) 플랫폼 기술의 적용은 점점 확대되고 있다. FPGA 는 고도의 연산 작업을 병렬 아키텍처로 구현할 수 있어 연산 중 발생하는 부하를 최소화할 수 있다. 또한 재구성 가능한 FPGA의 특성은 예측하지 않은 환경 및 기능 변화에 신속하게 대응할 수 있으며, 보다 높은 수준의 집적도를 제공함으로써 더욱 적절한 비용으로 시스템 개발이 가능 하다[1].
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참고문헌 (8)

  1. Gyeong-Seok Kim, Hyeon-Gu Kim, Hui-Yeong Park, Jun-Dae Kim, Yeong Kwon, "A Development of BLDC Motor Control IP based on FPGA", Institute of Control, Robotics and Systems, ICROS Conference materials, pp.176-181, 2011.5. 

  2. Seung-Ryeol Ham, "The speed Control of BLDC Motor Using Wireless Communication", Graduate school, Cheongju Univ.(Master)2010. 

  3. Y. Dote and S. Kinoshita, Brushless Servomotors-Fundamentals and Applications Clarendon Press, 1990 

  4. T. J. E. Miller, Brushless Permanent Magnet and Reluctance Motor Drives Clarendon Press, 1989 

  5. Sang-Hun Kim, DC, "AC and BLDC Motor Control Bokdu publisher", 2010. 

  6. Myeong-Kyun Kim, Jin-Soo Kim and Oh Yang, "Design of the Position Control System for Parabolic Antenna using Gyro Sensor", Journal of the Semiconductor & Display Technology, Vol. 12, No. 2, June 2013. 

  7. Gyeong-Hwa Kim, Mun-Jong Jeong, Tae-Deok Kim, Yeong-Man Kim, "High Speed Sensorless Control of Brushless DC Motor Using DSP", Institute of Power Electronics Conference materials, pp.37-40, 1999. 

  8. In-Hyeok Kim, Gu-Jong Jeomg, Yeong-Ui Son, "Design of controller for DC/DC boost converter using PI observer", Institute of Electrical Engineers Conference materials, pp.1650-1651, 2009.7. 

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