RISS 검색 - 학위논문 상세보기

국문 초록 (Abstract)

브러시리스 직류 모터는 높은 효율과 제어의 용이성 때문에 많이 이용되고 있다. 브러시리스 직류 모터는 브러시 방식 직류 모터의 브러시와 정류자 등의 기계적인 접촉부분을 제거하고, 반도체 소자를 이용한 인버터로 대체한 것으로, 속도-토크 특성은 브러시 방식 직류 모터와 같으며, 토크는 전류에 비례한다. 또한 기계적인 접촉이 없기 때문에 고속, 장수명, 고효율, 속도제어가 용이한 특성을 가진다. 하지만, 브러시 방식 직류 모터는 기계적인 정류(commutation)를 하는데 반해, 브러시리스 직류 모터는 구동을 위해서 논리적인 연산이 필요하므로 구동 회로의 복잡성 및 빠른 연산 속도가 요구된다.
브러시리스 직류 모터는 브러시가 없기 때문에, 직류 모터와 달리 회전자의 위치에 따라 그에 따른 정류를 외부에서 수행하여야 한다. 이와 같은 구조의 특성 때문에 브러시리스 직류 모터는 정류시 회전자의 위치 정보가 필요하고, 보통 위치 검출 센서를 부착하여 위치 정보를 얻는다.
위치 검출 센서는 모터의 가격 및 크기를 증가 시키고, 모터 구조를 복잡하게 할 뿐 아니라, 주변 온도나 습도 등 작동 환경에 제한을 받는다. 이러한 이유로 위치 검출 센서 없이 브러시리스 직류 모터를 작동 시키는 센서리스 구동 방법이 연구 되어져, 센서리스 방식의 모터 드라이버가 제작 되고 있다.
위치 검출 센서에 따른 제한 요소 및 단점을 개선하기 위해서 역기전력을 이용하여 모터의 회전자가 회전하면 각 상의 코일에 발생하는 역기전력을 통해서 모터 회전자의 위치를 검출하여 모터를 구동함으로써 모터의 구조를 간단하게 하고, 기능 또한 향상 시킬 수 있다.
역기전력를 통한 센서리스 구동 방법을 사용할 때 회전 속도에 비례하는 역기전력의 특성에 기인하여 모터가 정지 상태나, 저속시 에서는 각 상의 코일에서 역기전력이 발생하지 않으므로 모터의 회전자 위치를 검출 할 수 없는 단점이 있다. 따라서 모터를 구동 시키는 시작 알고리즘이 필요하다.
시작 알고리즘 중에서 가장 많이 사용되는 방식이 Align and go 방식이다. 이 방식은 모터의 한 여자상에 전압을 인가하여 회전자를 정해진 위치로 정렬 시킨 후 다음 여자상을 차례로 인가하여 모터를 동기 가속시키는 방식이다. 그리고 모터는 위치 검출이 가능할 만큼의 역기전력을 얻기 위해, 회전자와 고정자의 상대 위치에 따른 정류대신, 임의로 결정된 시간 간격을 가진 정류 신호를 차례대로 모터에 인가하여 속도를 증가 시키는 것이다.
고속화 목적은 기존의 증속 기어등을 사용하는 고속화 시스템에 비하여 초고속 전동기를 응용하는 고속 회전 시스템은 성능면에서 더욱 고효율화가 가능하며 시스템의 부피가 증속 기어를 사용한 일반 고속 회전기 시스템에 비하여 소형, 경량화, 저소음화, 효율화에 매우 적합하다.
센서리스 구동에 따라 모터 제작시 홀소자 및 배선과 센서 마그넷이 필요 없어 제품의 제조원가 정감에 기여하고, 치수에 대한 자유도로 인해 경박, 단소화 하고 동일 출력에 대한 소형, 경량화가 가능 할 것 이다. 또한 증속 기어를 사용하지 않는 고속 시스템으로써 저소음화, 기계손 절감 및 고효율화로 에너지 절약형 시스템을 구축 할 수 있어, 적용 분야가 증가 할 것이다.

번역하기

브러시리스 직류 모터는 높은 효율과 제어의 용이성 때문에 많이 이용되고 있다. 브러시리스 직류 모터는 브러시 방식 직류 모터의 브러시와 정류자 등의 기계적인 접촉부분을 제거하고, 반...

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

BLDC motor is easy to control and has high efficiency. For that reason, it is used widely. Unlike brush type DC motor, BLDC motor uses semiconducting inverters instead of brush and commutator. The Speed-Torque characteristic of BLDC is the same as Brush type DC motor and the torque is proportionate to the current. Furthermore, it is semi-permanent, highly efficient and easy to control because there is no physical connection. Unlike DC motor, external rectification should be executed depend on the location of the commutator. Therefor, the location information of commutator is needed. Usually, the information is collected by using rotator detector. There are some sort of rotator detector, such as resolver, optical encoder and hall sensor. Generally, in case of small precision motor, hall sensor is used.
Rotator detector makes motor more expensive, complicated and bigger. Moreover, the usage is limited by the circumstance such as temperature and humidity. Therefor, sensorless motor driving method that drives BLDC motor without rotator detector has been studied and sensorless motor driver has been made.
There are some methods these are using for adjusting rotator detector's limit and defects, such as Back-EMF Detection, Free-Wheeling Diode Detection and Phase Current Detection. By using Back-EMF Detection that detects commutator by generated counter electromotive force at each phase, it is possible to make motor construction simple and ability improved.
The purpose of driving motor on high speed is that high speed rotation system that uses high speed motor is possible to make motor performance higher efficient compared to existing high speed system that uses gears. Moreover, the volume of system is more fit to make motor small, light, silence and efficient then the existing system.
By sensorless driving, it is possible to reduce the manufacturing cost, thickness, weight. noise, and physical loss. Therefor, it is possible to make high efficiency energy saving system. And the application will be increased.

번역하기

목차 (Table of Contents)

제1장 서론 = 1
1.1 연구배경 및 필요성 = 1
1.2 연구 목적 및 방법 = 3
1.3 논문 구성 = 3
제2장 브러시리스 직류 모터 = 4

제1장 서론 = 1
1.1 연구배경 및 필요성 = 1
1.2 연구 목적 및 방법 = 3
1.3 논문 구성 = 3
제2장 브러시리스 직류 모터 = 4
2.1 브러시리스 직류 모터의 구조와 구동 원리 = 4
2.1.1 직류 모터의 구조와 구동 원리 = 4
2.1.2 브러시리스 직류 모터의 구조와 구동 원리 = 6
2.2 브러시리스 직류 모터의 특성 = 9
2.2.1 브러시리스 직류 모터의 속도-토크 특성 = 9
2.2.2 정류 회로 = 9
2.2.3 위치 검출 = 11
2.2.4 여자 방식 = 11
제3장 센서리스 알고리즘 = 13
3.1 센서리스 개요 = 13
3.2 센서리스 초기 구동 = 15
3.2.1 Align and Go 방식 = 15
3.2.2 인덕턴스 변화를 이용한 기동 알고리즘 = 15
3.2.3 Secant Method에 의한 초기 위치 추정 = 17
3.3 역기전력(Back-EMF) = 19
3.4 역기전력을 이용한 센서리스 브러시리스 직류 모터 드라이버 = 21
3.4.1 역기전력를 이용한 홀 센서 구현 = 22
3.4.2 위치 검출 마스크 신호 = 23
3.4.3 브러시리스 직류 모터 드라이버 출력 = 25
제4장 실험 결과 = 26
4.1 시스템 구성 = 26
4.1.1 브러시리스 직류 모터 드라이버의 구성 = 26
4.1.2 브러시리스 직류 모터 드라이버 회로 설계 = 28
4.1.3 시스템 하드웨어 구성 = 33
4.2 브러시리스 직류 모터 드라이버의 알고리즘 = 35
4.3 실험 결과 = 37
제5장 결론 = 40
참고 문헌 = 41
Abstract = 43

상세검색

RISS 보유자료

상세검색

해외전자자료

고속 스핀들용 5.6KW급 50,000RPM 센서리스 구동 BLDC 드라이버에 관한 연구

부가정보

분석정보

이 자료와 함께 이용한 RISS 자료

나만을 위한 추천자료