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BLDC 모터 제어 알고리즘의 이해

챕터 3

시뮬레이션을 통해 모터 동작 살펴보기


이전 섹션에서 소개한 모델은 속도, 전압, 전류, 토크 같은 신호를 기록합니다. 모터와 제어기의 동작을 살펴보기 위해 이제 모델을 실행해 보겠습니다. 상단 플롯에는 원하는 속도가 녹색으로, 측정된 속도가 빨간색으로 표시되어 있습니다. 여기서 보시는 것과 같이 속도는 100rpm부터 500rpm까지 100rpm씩 증가합니다. 아래 플롯에는 모터가 원하는 속도로 회전하도록 제어기가 어떻게 전압을 조정하는지 알 수 있습니다.

측정된 속도가 원하는 값으로 유지되도록 전압을 조정되는지 보여주는 플롯과 폐루프 BLDC 모터 제어 시뮬레이션 결과.

RPM은 전압 제어에 상응하여 상승합니다.

측정된 속도 신호에 있는 리플이 눈에 들어옵니다. 아래의 확대된 플롯을 보면 회전자가 섹터들 사이를 이동할 때가 표시되어 있습니다. 섹터와 속도 플롯을 함께 보면 리플 패턴이 각각의 정류 주기의 시작과 맞춰져 있기 때문에 관찰된 속도 리플이 정류와 연결되어 있음을 알 수 있습니다.

정류 중에 어떤 일이 일어나는지 기억해 두십시오. 위상 중 하나가 High 또는 Low로 되고, 다른 위상은 현재 상태로 유지되며, 세 번째 위상은 개방됩니다. 아래 플롯에 보이는 것처럼 3상 전류가 즉각적으로 변경되면 관찰된 리플 패턴이 사라질 것입니다.

각각의 정류 주기 시작 시 즉각적으로 변경되는 3상 전류의 그림.

그러나 실제로는 위상을 구동할 때 전류는 즉각적으로 변경되지 않고 일정한 상승 시간이 필요합니다.

정류 중에 상승하는 3상 전류로 인해 측정된 속도와 토크에 생성되는 리플의 그림.

관찰된 3상 전류(중간 플롯) 및 토크(아래 플롯)에서 측정된 rpm 신호(빨간색 상단 플롯)의 리플 패턴.

위의 중간 플롯에서 3상 전류를 보면 시간에 따라 전류가 어떻게 상승하고 속도에 리플이 생성되는지 알 수 있습니다. 그러나 아래 플롯에 표시된 대로 전류와 토크는 비례 관계에 있으므로 속도에만 리플이 생성되는 것이 아니라 토크 응답에도 리플이 생성됩니다. 이 토크 리플은 사다리꼴 BLDC 모터 제어의 주요 단점 중 하나입니다. PMSM 모터를 구동하는 데 널리 사용되는 자속기준제어라는 더욱 정교한 기법을 이용하면 사다리꼴 제어의 일부 단점을 극복할 수 있습니다.

자속기준제어에 대한 자세한 내용은 아래 개요를 참조하시기 바랍니다. MATLAB 및 Simulink를 사용한 자속기준제어