BLDC 모터 2 - 역기전압을 이용한 효율적 제어

앞의 BLDC모터의 회전원리 에서 정현파를 60도 간격으로 3상으로 넣어서 BLDC모터를 돌린다고

했었습니다.

이번엔 어떻게하면 좀 더 효율적으로 BLDC모터가 돌까? 하는 것입니다.

먼저 역기전압(Back-EMF)란 자석의 위치에따라 스테이터에 인가되는 전압입니다.

오실로 스코프를 각 상(코일)에 연결하고 모터를 돌려보면 위치에 따라 위와같은 그래프가 나타납니다.

위 그래프가 BLDC 모터의 역기전압 그래프이고, 아래 그래프는 PMSM 모터의 역기전압 입니다.

BLDC모터와 PMSM모터의 차이점은 감은 코일의 차이인데, 

BLDC는 각 상(phase)당 한곳에 집중적으로 감은 것이고,

PMSM은 각 상(phase)을 분산시켜서 감은 것입니다.

차이점은 고토크, 고속이냐 고효율,정밀제어냐 차이입니다.

위의 역기전압 그래프에서 얻은 각 상에 대한 그래프를 보면 아래와 같습니다.

정현파 형태의 역기전압과 전류가동상일때(+일때는 +전압을 -일때는 -전압을 그리고 나머지때는 플로팅을 시키면)

가장 크고 일정한 토크를 얻게 됩니다.(제일 마지막 그래프)

T(토크)=E(역기전압) * I(전류)= (Ea *Ia) + (Eb * Ib) + (Ec * Ic)

전류를 인가하기 위해서는 인버터 회로가 필요합니다.

위 인버터회로가 모터코일에 전류를 인가해주는 회로 입니다.

u+/u-,v+,v-,w+,w- 각 각의 스위치이고, 앞서 봤던 역기전압 그래프를 이용하여, 동상으로

전류를 인가해 주면 됩니다.

0번 Sector의 경우 Red Winding인 U상은 +이므로 u+ 스위치를 On 합니다.

Green Winding인 V상은 -이므로 v- 스위치를 On 합니다.

그리고 Blue winding인 W상은 Floating 이므로 그냥 놔두면 됩니다.

이런식으로 전류를 스텝별로 인가하게 되면 모터안의 로터가 돌아가게 됩니다.

위 그림은 6step중 sector3일 때입니다.

u-스위치와 v+스위치를 인가해준 그림입니다.

이런식으로 Sector값과 On할 스위치값을 매치시켜 줄 수 있습니다.

Sector0        Sector1        Sector2        Sector3        Sector4        Sector5

u+,v-            u+,w-            v+,w-           v+,u-          w+,u-            w+,v-

한가지 주위할 점은 동일 상의 +와 -스위치를 동시에 on해주면 안됩니다.

+전압과 그라운드가 그대로 쇼트되어버리는;;;그래서 dead타임이라는 것이 필요합니다.