안녕하세요! DC 브러시리스 모터 공급업체로서 저는 모든 종류의 기술적인 문제를 다루는 상당한 경험을 갖고 있습니다. 항상 제기되는 주제 중 하나는 DC 브러시리스 모터에 대한 센서리스 제어 문제입니다. 그래서 저는 이 까다로운 주제에 대한 통찰력을 공유하고 싶다고 생각했습니다.
센서리스 제어의 이해
기본부터 시작해 보겠습니다. DC 브러시리스 모터의 센서리스 제어는 홀 효과 센서와 같은 물리적 센서 없이 모터가 작동할 수 있도록 하는 방법입니다. 이러한 센서는 일반적으로 로터의 위치를 감지하는 데 사용됩니다. 센서리스로 전환하면 다른 기술을 사용하여 로터의 위치를 파악하게 되는데, 이는 적절한 모터 작동에 매우 중요합니다.
장점으로는 센서리스로 전환하는 것에는 장점이 있습니다. 센서를 설치할 필요가 없기 때문에 모터 비용이 절감됩니다. 또한 고장날 수 있는 구성 요소가 적기 때문에 모터의 신뢰성이 더욱 높아집니다. 또한 더 컴팩트할 수 있어 공간이 좁은 애플리케이션에 적합합니다.
그러나 여기에 거래가 있습니다. 햇빛과 무지개가 전부는 아닙니다. 우리가 논의해야 할 센서리스 제어와 관련된 몇 가지 과제가 있습니다.
스타트업 과제
센서리스 제어에서 직면하는 첫 번째 장애물 중 하나는 시작 프로세스입니다. 브러시 모터의 경우 시동을 시작하는 것은 비교적 간단합니다. 하지만 센서리스 제어를 사용하는 DC 브러시리스 모터의 경우에는 약간 골치 아픈 일입니다.
문제는 시동 시 회전자 위치를 감지하는 데 흔히 사용되는 역기전력(back-EMF)이 매우 낮거나 심지어 0이라는 점이다. 뒤로 - EMF는 고정자 권선을 통과하는 모터의 회전자 자기장의 회전에 의해 생성되는 전압입니다. 역기전력(EMF)을 측정하는 신뢰할 수 있는 방법이 없으면 로터 위치를 정확하게 결정하기가 어렵습니다.
이를 극복하기 위해 우리는 개방 루프 시작 방법을 자주 사용합니다. 개방 루프 시동에서 모터는 고정된 전압 펄스 시퀀스로 구동됩니다. 이렇게 하면 로터가 움직이게 되지만 그다지 정확하지는 않습니다. 모터가 원활하게 시동되지 않거나 정지할 위험이 있습니다. 그리고 시동 중에 부하 조건이 변경되면 모든 것이 더 이상 중단될 수 있습니다.
저속 작동 과제
모터가 성공적으로 시동된 후에도 저속 작동은 센서리스 제어가 어려움을 겪는 또 다른 영역입니다. 저속에서 백-EMF는 여전히 상대적으로 작습니다. 그리고 우리 모두 알고 있듯이 작은 신호는 잡음과 간섭의 영향을 더 많이 받습니다.
소음은 시스템의 다른 구성 요소로 인한 전자기 간섭이나 전원 공급 장치의 전기 소음과 같은 다양한 소스에서 발생할 수 있습니다. 이 소음으로 인해 역기전력(back-EMF)을 정확하게 측정하고 회전자 위치를 결정하는 것이 어려울 수 있습니다.
이를 처리하려면 고급 신호 처리 알고리즘을 사용해야 합니다. 이러한 알고리즘은 노이즈를 필터링하고 역기전력 신호를 향상시키려고 합니다. 그러나 최고의 알고리즘을 사용하더라도 저속에서 정확한 로터 위치 정보를 얻는 것은 여전히 어려운 일입니다. 그리고 정확한 위치 정보가 없으면 모터가 효율적으로 작동하지 않을 수 있으며 모터의 토크 출력에 원치 않는 변화인 토크 리플이 발생할 수 있습니다.
고속 작동 과제
반면, 고속 작동에는 그 자체로 문제도 있습니다. 고속에서는 역 EMF가 크지만 역 EMF(회전자 위치를 결정하는 데 사용됨)의 영점 교차 사이의 시간 간격은 매우 짧습니다.
이 짧은 시간 간격은 제어 시스템이 제로 크로싱을 정확하게 감지하고 처리하기 위해 매우 빨라야 함을 의미합니다. 제어 시스템이 이를 따라잡지 못하면 로터 위치 추정이 잘못될 수 있습니다. 그리고 회전자 위치가 잘못 추정되면 모터 성능이 크게 저하될 수 있습니다. 과전류, 과열, 효율성 감소와 같은 문제가 있을 수 있습니다.
고속에서의 또 다른 과제는 모터 인덕턴스의 영향입니다. 고정자 권선의 인덕턴스는 전류와 전압 사이의 위상 변이를 일으킬 수 있으며, 이로 인해 회전자 위치 추정이 더욱 복잡해질 수 있습니다.
부하 변동 문제
실제 응용 분야에서 DC 브러시리스 모터의 부하는 매우 다양할 수 있습니다. 그리고 부하 변동은 센서리스 제어 시스템의 주요 골칫거리입니다.
모터의 부하가 변하면 모터의 전류, 속도, 토크도 변합니다. 이러한 변화는 역 EMF 신호에 영향을 미쳐 회전자 위치를 정확하게 결정하는 것을 더욱 어렵게 만듭니다.
예를 들어 부하가 갑자기 증가하면 모터 속도가 감소하고 역기전력도 감소합니다. 이는 앞에서 설명한 것처럼 역 EMF 신호를 노이즈에 더 취약하게 만들 수 있습니다. 그리고 제어 시스템이 이러한 변화에 신속하게 적응하지 못하면 모터가 이상하게 작동하기 시작할 수 있습니다.
부하 변동을 처리하려면 실시간으로 적응할 수 있는 제어 알고리즘이 필요합니다. 이러한 알고리즘은 변화하는 부하 조건에 따라 모터의 구동 신호를 조정할 수 있어야 합니다. 그러나 이러한 알고리즘을 개발하는 것은 모터의 역학과 작동 환경에 대한 깊은 이해가 필요하기 때문에 쉬운 작업이 아닙니다.
비이상성에 대한 보상
DC 브러시리스 모터는 완벽하지 않습니다. 고정자 저항, 비선형 자기 특성, 제조 허용 오차 등 센서리스 제어에 영향을 미칠 수 있는 비이상적인 요소가 있습니다.
고정자 저항으로 인해 전압 강하가 발생하여 역기전력 신호가 왜곡될 수 있습니다. 그리고 모터 코어의 비선형 자기 특성으로 인해 역기전력 파형의 변화가 발생할 수 있습니다. 권선 회전 또는 자기장 강도의 차이와 같은 제조 공차로 인해 회전자 위치 추정에 오류가 발생할 수도 있습니다.
이러한 비이상성을 보완하려면 교정 기술을 사용해야 합니다. 이러한 기술에는 다양한 작동 조건에서 모터의 특성을 측정하고 이에 따라 제어 알고리즘을 조정하는 작업이 포함됩니다. 그러나 교정은 시간이 많이 걸리는 과정이므로 정확한 결과를 얻으려면 주의 깊게 수행해야 합니다.
우리의 솔루션 및 제품
우리 회사에서는 이러한 어려움을 극복하기 위해 열심히 노력해 왔습니다. 우리는 시동, 저속, 고속 및 부하 변동 문제를 보다 효과적으로 처리할 수 있는 고급 제어 알고리즘을 개발했습니다. 우리 엔지니어들은 로터 위치 추정의 정확성을 향상시키기 위해 새로운 방법을 지속적으로 연구하고 테스트하고 있습니다.
우리는 또한 다음을 포함하여 광범위한 DC 브러시리스 모터를 제공합니다.24V 브러시리스 DC 모터 공장그리고220V 브러시리스 DC 모터 공장. 이 모터는 센서리스 제어 시스템과 잘 작동하도록 설계되었습니다. 특별히 찾고 계시다면220V 브러시리스 DC 모터, 우리는 당신도 다루었습니다.
사업에 대해 이야기하자
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참고자료
- Krause, PC, Wasynczuk, O., & Sudhoff, SD (2013). 전기 기계 및 구동 시스템 분석. 와일리.
- 볼튼, W. (2006). 메카트로닉스: 기계 및 전기 공학의 전자 제어 시스템. 뉴네스.