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BLDCM의 회생제동을 위한 스위칭 방식에 관한 연구
Research of PWM Modulation for Regeneration Braking of BLDC Motor 원문보기

전력전자학회 논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics, v.20 no.2, 2015년, pp.193 - 199  

김용휴 (Automotive Parts Technology Support Center, Busan Techno-Park) ,  박성준 (Dept. of Electrical Eng., Pusan National University) ,  정준형 (Dept. of Electrical Eng., Pusan National University) ,  김동윤 (Dept. of Electrical Eng., Pusan National University) ,  김장목 (Dept. of Electrical Eng., Pusan National University)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper proposes a regeneration braking algorithm for Brushless DC (BLDC) motor system. The unipolar switching method has a limitation about the regeneration braking when the BLDC motor is operated in the low speed region. The proposed algorithm alternatively utilizes the unipolar and bipolar swi...

주제어

#Regenerative braking   #BLDCM regeneration braking   #Unipolar switching   #Bipolar switching  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 BLDC 전동기의 회생 제동 운전에 사용되는 유니폴라와 바이폴라 스위칭 방식의 장/단점을 비교 분석하였으며, 이를 기반으로 일정한 제동력이 요구되는 BLDC 전동기 시스템에서의 새로운 회생제동 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘은 속도가 높은 운전 영역에서는 에너지 회생율이 높은 유니폴라 스위칭 방식으로 운전하고, 속도가 낮은 저속 영역에서는 전동기의 일정한 제동력 확보가 가능한 바이폴라 스위칭 방식을 통해 운전한다.
  • 본 논문에서는 이러한 문제점을 개선하기 위해 전체 운전 영역에서 효과적으로 회생제동을 사용하기 위한 알고리즘을 제안한다. BLDC 전동기의 회생제동에 사용되는 유니폴라 및 바이폴라 스위칭 방식의 장, 단점을 비교, 분석하였으며 이를 통해 전체 운전 속도 영역에서 회생 에너지의 충전과 제동력을 모두 고려한 회생제동 알고리즘을 제안하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
BLDC 전동기의 특징은? 전동 휠체어, 전기 자전거와 같은 LEV(Light Electric Vehicle)에는 주로 BLDC 전동기가 사용된다. BLDC 전동기는 2상 여자 방식으로 120도 도통 제어를 통해 제어를 하며, 전동기의 내부에 3개의 홀센서를 부착하여 회전자의 위치를 판별하므로 공간적인 제약이 크게 감소할 뿐 아니라 비교적 낮은 가격으로 간단하게 제어기를 구성 할 수 있다. 전동 휠체어와 같은 이동기기는 배터리를 에너지원으로 사용하기 때문에 제한된 배터리 용량으로 인한 주행거리의 제약을 받게 된다.
PWM 스위칭 방식은 주로 어떤 방식이 사용되는가? BLDC 전동기의 회생제동은 스위칭 방식에 따라 충전 특성이 다르게 나타난다. 일반적으로 PWM 스위칭 방식은 유니폴라(Unipolar) 방식과 바이폴라(Bipolar) 방식이 주로 사용된다. 유니폴라 스위칭 방식은 하나의 스위치만을 PWM 동작하여 DC/DC 부스트 컨버터와 유사한 방식으로 입력전압의 역기전력을 승압하여 배터리로 충전하는 방식이다.
전동 휠체어와 같은 이동기기는 배터리를 에너지원으로 사용하기 때문에 제한된 배터리 용량으로 인해 주행거리의 제약을 받게 되는데, 이 문제를 개선할 수 있는 방법은? 전동 휠체어와 같은 이동기기는 배터리를 에너지원으로 사용하기 때문에 제한된 배터리 용량으로 인한 주행거리의 제약을 받게 된다. 이러한 문제를 개선하기 위해 전동기 제동 시 운동에너지를 전기 에너지로 변환하여 배터리를 충전하는 방식인 회생제동에 대한 연구가 진행되었으며 실제 이동기기에 적용하고 있는 추세이다[1]-[4].
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참고문헌 (11)

  1. K. Yoong, Y. H. Gan, G. D. Gan, C. K. Leong, Z. Y. Phuan, B. K. Cheah, and K. W. Chew, "Studies of regenerative braking in electric vehicle," in Proc. IEEE Conf. Sustainable Utilization Develop. Eng. Technol., Malaysia, pp. 40-45, Nov. 2010. 

  2. N. Mutoh, "Driving and braking torque distribution methods for frontand rear-wheel-independent drive-type electric vehicles on roads with low friction coefficient," IEEE Trans. Ind. Electron., Vol. 59, No. 10, pp. 3919-3933, Oct. 2012. 

    상세보기 crossref

  3. J. W. Dixon and M. E. Ortlizar, "Ultracapacitors + DC-DC converters in regenerative braking system," IEEE Aerosp. Electron. Syst. Mag., Vol. 17, No. 8, pp. 16-21, Aug. 2002. 

    상세보기

  4. J. W. Dixon, M. Ortuzr, and E. Wiechmann, "Regenerative braking for an electric vehicle using ultracapacitors and a buck-boost converter," Proc. EVS18, pp. 148, 2001. 

  5. J. Zhang, S. Li, G. Lu, and Q. Zhou, "A novel regenerative braking method of BLDCM for wheeled mobile robot," 2010 IEEE International Conference on Information and Automation(ICIA), 2010. 

  6. S. M. Sue, Y. S. Huang, J. S. Syu, and C. Y. Sun, "A bi-directional power flow IPM-BLDC motor drive for electrical scooters," 2010 the 5th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications(ICIEA), 2010. 

  7. T. S. Kim, S. C. Ahn, and D. S. Hyun, "A new current control algorithm for torque ripple reduction of BLDC motors," Transactions of Korean Institute of Power Electronics, Vol. 6, No. 5, pp. 416-422, Oct. 2001. 

  8. Y. H. Jeon, W. Cho, and I. Choy, "An improved unipolar PWM method for BLDC motors," Transactions of Korean Institute of Power Electronics, Vol. 13, No. 3, pp. 221-228, June 2008. 

  9. M. J. Yang, H. L. Jhou, B. Y. Ma, and K. K. Shyu, "A cost-effective method of electric brake with energy regeneration for electric vehicles," IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 56, No. 6, pp. 2203-2212, June 2009. 

    상세보기 crossref

  10. P. B, Bobba, K. R. Rajagopal, "Compact regenerative braking scheme for a PM BLDC motor driven electric two-wheeler," Joint International Conference on Power Electronics, Drives and Energy Systems (PEDES) & 2010 Power India. 

  11. H. W. Kim, H. K. Shin, H. S. Mok, Y. K. Lee, and K. Y. Cho, "Novel PWM method with low rippl current forposition control applications of BLDC motors," Journal of Power Electronics, Vol. 11, No. 5, pp. 726-733, Sep. 2011. 

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