본 논문은 하이브리드 자동차용 BLDC 전동기를 위한 새로운 히스테리시스 전류제어기를 제안한다. 기존의 히스테리시스 전류제어는 각각 3상의 홀센서를 입력받아 역기전력이 양의 방향으로 발생되는 곳에서는 양의 방향의 전압을, 역기전력이 음의 방향으로 발생되는 곳에서는 음의 방향의 전압으로 제어하여 항상 일정한 한 방향의 토크가 발생되도록 한다. 하지만 역방향 토크를 필요로 하는 하이브리드 자동차의 경우 이러한 단방향 토크를 발생시키는 전류 제어기로는 원하는 성능을 얻을 수 없다. 본 논문에서 제안하는 방법은 역기전력이 발생되는 부분에서 양방향의 전압을 인가하여 정방향 토크와 역방향 토크를 순시적으로 발생시켜 기존의 히스테리시스 전류 제어 대비 동특성을 향상시키고자 한다.
1. 서 론
BLDC 전동기는 전기적 및 기계적 노이즈가 작고 신뢰성이 높다 또한 회전자에 영구자석을 때문에 단위 체적 당 토크밀도가 높아 가변속 제어가 쉬워 하이브리드 자동차용 전동기에 적합하다.
이런 BLDC 전동기를 제어하는 방법 중 히스테리시스 전류 제어 방법은 구현이 용이하여 산업계에서 일반적으로 사용되고 있다. 이러한 히스테리시스 전류제어 방법에는 한 상의 스위치를 제어하는 Unipolar PWM 방식과 두 상의 스위치를 제어하는 Bipolar PWM방식이 있다.
Unipolar PWM 방식은 한 상을 제어하기 위하여 한 개의 스위치만을 on-off 하기 때문에 스위칭 손실을 절감시킬 수 있는 장점을 갖는다. 하지만 Bipolar PWM 방식에 비해 제어방법이 복잡해지며 전동기의 동특성이 저하되는 단점을 가지고 있다. Bipolar PWM 방식은 한 상을 제어하기 위해서 두개의 스위치를 모두 제어해야 하므로 스위칭 손실이 Unipolar PWM 방식에 비해 증가하는 단점이 있다.
뿐만 아니라 두 가지 방법 모두 역기전력이 양의 방향일 경우 양의
참고자료
[1] 최재혁, “Phase Advance Angle을 이용한 브러시리스 직류 전동기의 센서리스 고속운전에 관한 연구”, 석사학위 청구 논문, 고려대, 2003
[2] M. A. Rahman, "Modern Electric Motors in Electronic World", Proc. of IEEE IECON`93, pp. 644-648, 1993
[3] 백원식, 김동희, 김민회, “스위치드 릴럭턴스 전동기의 히스테리시스 및 PI 전류제어기 응답특성”, 조명․전기설비 학회 논문지 제21권 5호 pp25～31, 2007
[4] Gunhee Jang and M. G. Kim, "A Bipolar-Starting and Unipolar-Running Method to Drive a Hard Disk Drive Spindle Motor at High Speed With Large Starting Torque", IEEE transaction on magnetics, vol. 41, no. 2, February. 2005.
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하이브리드 자동차용 BLDC 전동기를 위한 새로운 히스테리시스 전류 제어기
