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장 3

BLDC 모터를 시뮬레이션하여 역기전력 프로파일 관찰하기


BLDC 모터와 PMSM의 구조는 두 모터 모두 회전자에 영구자석이 있고 동기모터로 정의된다는 점에서 비슷합니다. 동기모터에서 회전자는 고정자의 자기장과 동기화됩니다. 즉, 회전자는 고정자의 자기장과 같은 속도로 회전합니다.

두 모터는 역기전력의 모양에서 큰 차이점을 보입니다. 전기 모터가 회전할 때는 발전기 역할을 합니다. 달리 표현하자면, 고정자에서 모터의 구동 전압과 반대되는 전압이 유도됩니다. 역기전력이 모터의 중요한 특성인 이유는, 최적 제어를 위해 필요한 알고리즘의 종류가 그 모양에 따라 결정되기 때문입니다.

BLDC 모터는 설계상 역기전력 모양이 사다리꼴이며, 일반적으로 사다리꼴 정류를 통해 제어됩니다.

BLDC

  • 사다리꼴 정류를 통해 제어되는
  • 사다리꼴 역기전력
Trapezoidal back EMF shape

PMSM은 역기전력이 정현파 모양이므로 자속기준제어를 통해 제어됩니다.

PMSM

  • 자속기준제어를 통해 제어되는
  • 정현파 역기전력
Sinusoidal back EMF shape

때때로 PMSM과 BLDC라는 용어는 모터 제어 커뮤니티에서 구분 없이 사용되기도 하며, 이로 인해 역기전력 프로파일에 관해 혼동이 발생할 수 있습니다. 이 논의에서는 BLDC 모터는 사다리꼴 역기전력을 가진 전동기만을 가리킵니다.

Simscape Electrical™에서 모델링된 모터의 역기전력 모양을 쉽게 관찰하는 방법은 시뮬레이션하는 것입니다.

Model of a brushless DC motor and its simulated trapezoidal back EMF

여기서는 개회로 단자가 있는, 즉 코일로 가는 전류가 없는 단일 극쌍 BLDC의 시뮬레이션을 볼 수 있습니다. 토크를 가하여 회전자를 회전시키면 모터는 발전기 역할을 합니다. 일정 시간 동안 위상 A의 전압을 측정하여 역기전력의 모양이 어떻게 결정되는지를 볼 수 있습니다. 전압 스코프는 BLDC 모터의 역기전력이 사다리꼴 모양임을 보여주며, 여기에는 전압이 평탄하게 유지되는 영역이 포함됩니다.

다음 튜토리얼에서는 위의 영상에서처럼 Simscape Electrical을 사용하여 BLDC 모터를 모델링하고 시뮬레이션하는 방법을 알아볼 수 있습니다.