딥 네트워크 - 딥러닝 모델 분석/네트웍 통신/카메라 3A 튜닝 분야
[딥 네트워크 - BLDC Motor 펌웨어 개발 및 컨설팅 전문 ] BLDC Motor 와 PMSM 모터의 전류제어가 PWM 으로 어떻게 전류가 정밀하게 제어가 가능한지 파악 성공했읍니다 ... 본문
[딥 네트워크 - BLDC Motor 펌웨어 개발 및 컨설팅 전문 ] BLDC Motor 와 PMSM 모터의 전류제어가 PWM 으로 어떻게 전류가 정밀하게 제어가 가능한지 파악 성공했읍니다 ...
파란새 2023. 6. 25. 09:21그동안 2 년 가까이 BLDC/PMSM 모터제어로 전류를 정밀하게 제어하는 방법을 찾으려고 관련 논문을 수백편 뒤져서 최근에 모터의 정밀 전류제어 구현 기법을 99 % 터득에 성공했다 ...
저는 그동안 모터제어만 판것은 아니고 카메라 이미지센서의 화질 보정 알고리즘을 터득하려고 논문과 특허를 수도 없이 뒤져서 결국 터득에 성공했다 ...
밥벌이를 하려고 이것만 한것은 아니다 ...
딥러닝 NeRF 논문과 StyleGAN 논문의 핵심 딥러닝 모델 설계 구조를 파악하느라 고생 좀 했다 ...
또한 구글 Transformer Model 기반으로 음성인식 구현을 위한 딥러닝 모델 세부 설계구조 분석도 결코 쉽지 않았다 ...
이것으로 밥벌이를 하려 99% 준비해 놨는데 경기가 죽어서 일꺼리 얻기가 하늘에 별따기라 너무 힘들다 ...
이렇게 힘들어도 나는 자신있다 왜냐하면 위에서 언급한 99 점 짜리 기술이 몇가지가 있으니 언젠가 반드시 기회가 오리라 나는 확신하기 때문이다 ...
제가 최근에 한 2 년여 기간동안 전기차 모터제어 개발을 위한 국내외 논문분석 작업과 모터제어 칩셋을 개발 맟 양산하는 글로벌 대기업의 모터제어 기술자료를 같이 보면서 분석작업을 진행했었읍니다 ...
BLDC Motor 와 PMSM 모터의 전류제어가 PWM 으로 어떻게 전류가 정밀하게 제어가 가능한지 파악 성공했읍니다 ...
리졸버를 사용한 모터 전류제어 알고리즘 구조는 dq 변환, 전류 제어기, dq 전향보상기로 구성되어 있습니다. 이들은 다음과 같이 연동되어 있습니다.
dq 변환은 리졸버의 출력 신호를 R/D 컨버터를 통해 디지털로 변환하고, 회전자의 각도 정보를 이용하여 3상 AC 전류를 dq 좌표계로 변환합니다. 이렇게 하면 모터의 자속과 토크를 분리하여 제어할 수 있습니다.
전류 제어기는 dq 좌표계에서 d축 전류와 q축 전류를 PI 제어기로 제어합니다. d축 전류는 자속을 생성하고, q축 전류는 토크를 생성합니다. PI 제어기는 오차에 비례하는 항과 오차의 적분에 비례하는 항으로 구성되며, 오차를 줄이고 정상 상태에서 제어값을 유지하는 역할을 합니다. PI 제어기의 출력 값은 dq 좌표계에서 3상 AC 전압으로 변환하기 위해 dq 전향보상기로 전달됩니다.
dq 전향보상기는 회전자의 각속도 정보를 이용하여 PI 제어기의 출력 값을 3상 AC 전압으로 역변환합니다. 이때 회전자의 각속도에 따라 위상이 변화하므로, 이를 보상하기 위해 회전자의 각속도 정보가 필요합니다. 이 정보는 R/D 컨버터에서 얻을 수 있습니다. dq 전향보상기는 PI 제어기의 출력 값을 3상 AC 전압으로 변환하고, 이를 모터에 인가하여 모터의 속도와 토크를 제어합니다.
리졸버를 사용한 모터 전류제어 알고리즘 구조는 dq 변환, 전류 제어기, dq 전향보상기로 구성되어 있습니다. 이들은 다음과 같이 설계됩니다.
dq 변환은 다음과 같이 설계됩니다.
리졸버의 출력 신호를 R/D 컨버터를 통해 디지털로 변환합니다. R/D 컨버터는 리졸버의 출력 신호를 샘플링하고, 각도 정보를 디지털 값으로 출력합니다.
회전자의 각도 정보를 이용하여 3상 AC 전류를 dq 좌표계로 변환합니다. dq 좌표계는 회전자의 각도에 따라 변하는 좌표계로, d축은 자속의 방향을 따르고, q축은 d축에 수직인 방향을 따릅니다. dq 변환을 통해 3상 AC 전류를 DC 전류로 간주할 수 있으며, 제어가 용이해집니다.
전류 제어기는 다음과 같이 설계됩니다.
dq 좌표계에서 d축 전류와 q축 전류를 PI 제어기로 제어합니다. d축 전류는 자속을 생성하고, q축 전류는 토크를 생성합니다. PI 제어기는 오차에 비례하는 항과 오차의 적분에 비례하는 항으로 구성되며, 오차를 줄이고 정상 상태에서 제어값을 유지하는 역할을 합니다.
PI 제어기의 출력 값은 dq 좌표계에서 3상 AC 전압으로 변환하기 위해 dq 전향보상기로 전달됩니다.
dq 전향보상기는 다음과 같이 설계됩니다.
회전자의 각속도 정보를 이용하여 PI 제어기의 출력 값을 3상 AC 전압으로 역변환합니다. 이때 회전자의 각속도에 따라 위상이 변화하므로, 이를 보상하기 위해 회전자의 각속도 정보가 필요합니다. 이 정보는 R/D 컨버터에서 얻을 수 있습니다.
PI 제어기의 출력 값을 3상 AC 전압으로 변환하고, 이를 모터에 인가하여 모터의 속도와 토크를 제어합니다.
전향보상기란 BLDC 모터의 회전자가 합성자속에 정확하게 정렬되지 않고, 항상 앞서거나 뒤지는 현상을 보상하는 장치입니다. 전향보상기는 리졸버 R/D 컨버터에서 받은 각도 정보를 사용하여 회전자의 전향각을 추정하고, 이를 정현파 참조 신호의 위상에 반영하여 U, V, W 상의 전류 명령값을 보정합니다. 예를 들어, 회전자가 합성자속보다 10도 앞서면, 정현파 참조 신호의 위상을 10도 뒤로 늦추어 전류 명령값을 계산합니다. 반대로, 회전자가 합성자속보다 10도 뒤지면, 정현파 참조 신호의 위상을 10도 앞으로 당겨서 전류 명령값을 계산합니다.
이렇게 보정된 U, V, W 상의 전류 명령값으로 어떻게 전향보상기 전류제어가 모터제어 샘플링 주기단위로 제어되는지 논하기 위해서는 다음과 같은 내용을 포함해야 합니다.
전향보상기 전류제어란 인버터 회로를 통해 코일에 인가되는 전압과 전류를 제어하여 원하는 전류 명령값을 따르게 하고, 동시에 회전자와 합성자속의 정렬 오차를 최소화하는 과정입니다. 전향보상기 전류제어는 일반적으로 PWM 방식을 사용하여 인버터 회로에 입력되는 신호를 조절합니다. PWM 방식은 스위치의 ON/OFF 시간의 길이를 조정하여 전압과 전류의 크기를 변화시키는 방법입니다.
전향보상기 전류제어는 모터제어 샘플링 주기단위로 수행됩니다. 모터제어 샘플링 주기란 제어기가 리졸버 R/D 컨버터에서 각도 정보를 받고, 이를 사용하여 회전자의 전향각을 추정하고, 이를 정현파 참조 신호의 위상에 반영하여 U, V, W 상의 보정된 전류 명령값을 계산하고, 코일에서 측정한 전류 피드백값과 비교하여 오차를 줄이는 PID 제어 알고리즘을 수행하고, PID 제어 결과값을 PWM 신호로 변환하여 인버터 회로에 입력하는 과정을 반복하는 시간 간격입니다. 모터제어 샘플링 주기는 일반적으로 정현파 참조 신호의 주기보다 훨씬 짧아야 합니다. 예를 들어, 정현파 참조 신호의 주기가 20ms라면, 모터제어 샘플링 주기는 0.1ms ~ 1ms 정도로 설정할 수 있습니다.
BLDC 모터와 PMSM 모터는 둘 다 영구자석을 사용하는 브러시리스 모터로, 고효율, 높은 토크 밀도, 낮은 유지 보수 비용 등의 장점을 가지고 있습니다. 그러나 두 모터의 차이점은 BLDC 모터는 사다리꼴 형태의 역기전력을 가지고 있고, PMSM 모터는 사인파 형태의 역기전력을 가지고 있다는 것입니다. 이로 인해 BLDC 모터는 트라페지오탈 제어 방식을 사용하고, PMSM 모터는 벡터 제어 방식을 사용합니다.
벡터 제어 방식은 PMSM 모터의 전류를 dq축으로 변환하여 제어하는 방식으로, 전류 제어기와 전향보상기로 구성됩니다. 전류 제어기는 PI 제어기를 사용하여 전류 지령과 센싱된 전류를 비교하여 전압 출력을 생성합니다. 전향보상기는 PMSM 모터의 역기전력에 의한 외란을 보상하기 위해 역기전력 성분을 전압 출력에 더해줍니다. 이렇게 하면 전류 제어기의 성능이 향상되고, 전류 추종성이 개선됩니다.
PWM(Pulse Width Modulation)은 인버터에서 사용하는 스위칭 기법으로, 고정된 주파수와 가변적인 듀티비를 가지는 펄스 신호를 생성하여 PMSM 모터에 인가하는 방식입니다. PWM은 인버터의 스위칭 손실을 줄이고, PMSM 모터의 속도와 토크를 조절할 수 있습니다. PWM의 주파수가 높으면 전류의 리플이 감소하고, 출력 전압의 해상도가 증가합니다
BLDC Motor 펌웨어의 프로토타입 개발기간 이후 양산대응을 위한 안정화 개발기간이 필요합니다 ... BLDC Motor 펌웨어의 프로토타입 개발에 필요한 상세 개발규격을 메일로 전달 부탁드립니다 ...
임베디드 펌웨어 개발 30 년차 입니다 ... BLDC Motor 전류제어 / PI 제어 / 속도제어 개발 가능 합니다 ...
개발 및 자문 문의주시면 세부 개발사양 검토후 검토의견 드리겠읍니다 ...
제가 운영하는 일인기업 딥 네트워크 장석원 - 이메일 : sayhi7@daum.net HP : 010-3350 6509
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