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전자/제어197

3상 PWM의 종류 3상 PWM의 종류에는 다음과 같은 것들이 있다. 1. SPMW (Sinusoidal PWM) 2. SVPWM (Space Vector PWM) 3. THIPWM (Third Harmonic Injection PWM) 4. DPWM (Discontinous PWM) 5. Optimal PWM 위와 같은 PWM 기법을 구현하기 위해 각각의 기본 원리를 통해 PWM 값을 계산할수도 있지만 전류 옵셋값을 조절하여 PWM 값을 계산할 수도 있다. 2023. 2. 18.
알파베타 변환의 중요한 의미 알파베타 변환의 정의는 다음과 같다. 알파베타 변환에 사용되는 3상 신호는 다음과 같다 알파베타 변환한 값은 다음과 같다. 알파값은 다음과 같다. 베타값은 다음과 같다. 감마값은 다음과 같이 영상성분이다. 3상 순시값으로 알파베타 변환을 하여 A와 θ를 구할 수 있다. A와 θ는 3상 순시값으로 추정한 3상 평형신호의 크기와 위상각이다. 예를 들면, 3상 순시값이 ia=1, ib=-0.5, ic=-0.5 일 때 알파베타 변환은 다음과 같다. 3상 파형의 크기는 1이고 위상각은 0이다. 영상성분은 0이다. 2023. 2. 16.
DQ 변환의 의미 DQ 역변환 DQ 역변환의 정의는 다음과 같다. (영상성분이 영일때) 위 식을 정리하면 다음과 같다. vD와 상수이고 vQ가 0이면 크기가 vD이고 α가 0인 3상 신호이다. vQ가 0이 아니라면 vQ 크기에 땨라 3상 신호의 크기와 위상 α가 변한다. vD와 vQ가 시간에 따라 변한다면 3상 신호의 크기와 위상도 시간에 따라 변한다. vD와 vQ는 특정시점에서의 3상 신호의 크기와 위상을 나타낸다. 즉, D와 Q는 3상 신호의 크기와 위상을 나타낸다. DQ 변환 DQ 변환은 다음 식과 같다. (영상성분이 영일때) θ에서 3상 신호의 순시값이 ia, ib, ic라면 DQ 변환한 iD와 iQ는 3상 신호의 크기와 위상을 나타낸다. (순시값에서 사인파형의 크기와 위상을 계산) 3상 평형 신호라면 iD와 iQ.. 2023. 2. 16.
속도 감속 프로파일 감속시 속도 프로파일은 다음과 같다. 감속거리 S와 초기속도 V로 부터 감속시간 T를 다음과 같이 계산할 수 있다. 가속도는 다음과 같다. 감속거리 S를 다음과 같이 계산할 수 있다. 2023. 2. 14.
전류 제어기 타이밍 (PWM 타이머) PWM 타이머를 사용한 전류 제어기의 타이밍 구성은 다음과 같다. 전류 제어기 인터럽터가 발생하면 다음과 같은 순서로 실행한다. 1) AD 변환 시작 2) AD 변환 완료후 AD 값으로 전류 계산 3) 전류 제어기 실행 4) PWM 출력 5) ADC 설정 다음과 같이 타이밍을 구성할 수도 있다. 2023. 2. 12.
공간벡터와 알파베타 변환 3상 신호 3상 신호와 공간벡터는 다음과 같다. 1) 공간벡터는 3개의 벡터를 1개의 벡터(검정색)로 표현한다. 2) 영상성분이 0일 때 공간벡터의 3상에 대한 정사영은 3상의 순시값이 된다. 2상 신호 알파베타 변환은 3상 신호를 2상 신호로 변환한다. 1) 2상 신호를 1개 벡터(검정색)로 나타내면 위 그림의 오른쪽과 같다. 2) 벡터의 정사영은 2상의 순시값이 된다. 그림 1의 벡터와 그림 2의 벡터는 크기와 위상각이 동일하다. 즉, 알파베타 변환을 한다는 것은 3상의 공간벡터를 구하는 것과 동일하다. 2023. 2. 12.
공간벡터의 정사영 공간벡터는 다음 그림과 같다. 공간벡터 vabc의 벡터 c로의 정사영은 다음과 같이 계산한다. 공간벡터 vabc는 다음과 같다. 벡터 c는 다음과 같다. 공간벡터 vabc와 벡터 c의 내적은 다음과 같다. 공간벡터 vabc의 벡터 c로의 정사영은 다음과 같다. 영상성분이 0이라면 다음 식과 같다. 영상성분이 0이라면 공간벡터의 정사영의 크기는 순시값과 같다. ☞ 벡터 정사영 계산식 2023. 2. 12.
모터 듀티 IEC 표준 IEC에서 정의하는 모터 듀티는 다음과 같다. S1 (Continuous duty) - 모터를 일정부하로 연속적으로 동작 - 포화 온도 이하 - 정격에 특별한 표기가 없으면 S1 정격을 의미 S2 (Short-time duty) - 일정부하로 모터를 돌리고 포화 온도가 되기 전에 멈춘 후 상온이 될 때까지 식히기를 반복 - 포화 시간을 10분, 30분, 60분, 90분 등으로 표시 - 가장 많이 사용하는 것은 'S2-30분' S3 (Intermittent periodic duty) - "일정부하 동작 -> 정지" 반복 - 기동 전류에 의한 온도 상승은 거의 없다. - 포화 온도 이하 S4 (Intermittent periodic duty with starting) - "기동 -> 일정부하 동작 -> 정지.. 2023. 2. 11.
모터 드라이버 전류 측정 모터 드라이버의 전류 측정은 다음과 같은 3가지 방법이 있다. 1) Inline current sensing 2) Inverter leg current sensing 3) Single shunt current sensing Inline current sensing Inline current sensing은 가장 쉽게 구현할 수 있다. 타이밍에 대해 크게 고려하지 않고 홀 센서 등으로 쉽게 구현할 수 있다. Shunt 저항 션트 저항을 이용하여 전류측정할 때는 PWM 신호의 타이밍을 정밀하게 분석해야 한다. 전류 측정에서 문제가 발생할 가능성이 매우 높다. 3개의 션트 저항을 사용할 때는 각상의 출력이 Low일 때 션트 저항에 전류가 흐르기 때문에 PWM 신호가 Low일 때 AD 변환을 해야 한다. BLD.. 2023. 2. 11.
SVPWM 타이머 값 범위 SVPWM에서 타이머 값은 다음과 같다. SVPWM 출력이 Vdc/√3일 때 타이머 값은 다음과 같다. 여기서, Ps는 타이머의 최대값이다. PWM 신호는 다음과 같다. 2개의 PWM 크기가 같을 때는 다음과 같다. 2023. 2. 11.
2상 3상 다상 신호의 크기 계산 1개의 사인 신호는 벡터로 나타낼 수 있다. 공간벡터는 2상 이상의 신호를 한개의 벡터로 나타낸다. 2상 신호 크기 다음은 90도 위상차를 가지는 2상 신호이다. 위 2상 신호의 크기를 나타낼 때 보통 다음 식을 사용한다. 2상 신호를 공간벡터로 나타내면 다음과 같다. 공간벡터 Iab의 크기가 식 2와 같다. Ia와 Ib의 크기와 위상차에 따라 공간벡터 Iab는 원이 되거나 타원이 되거나 기울어진 타원 등이 된다 3상 신호 크기 3상 신호의 공각벡터는 다음과 같다. 위 공간벡터 Iabc의 크기로 3상 신호의 크기를 구할 수 있다. 다상 신호 크기 3상 이상의 다상 신호도 다음 식으로 크기를 구할 수 있다. 2023. 2. 11.
공간벡터가 원이 되는 이유 공간벡터의 정의는 다음과 같다. 3상 평형 입력 신호는 다음과 같다. 위 3상 평형 신호를 공간벡터 정의식에 대입하여 정리하면 다음과 같다. 위 식은 다음과 같이 쓸수 있다. 위 식에서와 같이 3상평형일 때 공간벡터는 원형으로 이동한다. 2023. 2. 10.
SVPWM 계산식 전압 V의 공간벡터는 다음 그림과 같다. 6섹터 중 1개의 그림은 다음과 같다. V는 V1과 V2의 합성벡터이다. 전압 V2는 다음과 같다. 전압 V1은 다음과 같다. 전압 V1의 PWM 시간 T1은 다음과 같다. 전압 V2 PWM 시간 T2은 다음과 같다. 위 식에서 다음을 대입한다. 여기서, m은 섹터 번호 (1~6)이다. 위 식을 대입하여 정리하면 전압 V의 좌표가 (Vα , Vβ)일 때 T1와 T2는 다음과 같다. 2023. 2. 6.
모터 PWM 전류 모터 제어를 위한 MOSFET 풀브릿지 회로는 다음과 같다. 위 그림의 (a)에서는 Q1과 Q4가 ON이 되어 코일에 전류가 흐른다. (b)에서는 Q2와 Q4가 ON이 되어 free-wheeling 전류가 흐른다. (a)를 Drive 또는 ON 상태라고 하고 (b)를 Slow decay라고 한다. Drive와 Slow decay 상태가 반복되는 PWM 신호가 인가될 때 코일에 흐르는 전류는 다음과 같다. Drive 상태에서 전류가 상승하고 Slow decay 상태에서 전류가 감속한다. 평균전류(파랑색)가 목표로 하는 전류가 된다. PWM 듀티를 조절하여 원하는 전류로 제어한다. ☞ Slow decay와 Fast decay의 차이 2023. 2. 2.
속도 프로파일 생성시 주의사항 사다리꼴 속도 프로파일은 다음 그림과 같다. 위와 같은 속도 프로파일을 만들때 가속 영역과 등속 영역이 만나는 a 지점과 등속 영역과 감속 영역이 만나는 b 지점에서 부드럽게 연결되지 않고 불연속적으로 연결되는 문제가 발생할 수 있다. 시간 t는 1ms 또는 10ms와 같은 정수값이기 때문에 소수점을 버림으로써 계산상 오차가 발생할 수 있다. 이러한 오차가 불연속점을 만든다. 위의 a와 b에서 연속적이 되도록 가감속을 조정하면 최종 도달 지점에서 불연속점이 생긴다. 2023. 2. 1.
필터를 이용한 속도 프로파일 위치값에 저역필터를 적용하여 속도 프로파일을 생성할 수 있다. 위치값을 저역필터를 통과시키면 다음 그림과 같다. 필터를 통과한 위치값은 시작점과 종료점에서 부드러운 가감속이 발생한다. 이동 속도가 다를 때 속도 프로파일은 다음과 같다. 가감속 시간 T가 적용된다. 일반적인 사다리꼴 속도 프로파일은 다음 그림과 같다. 위와 달리 가감속값 A가 적용된다. ☞ 이동평균을 이용한 속도 프로파일 2023. 2. 1.
3상 모터 PWM 해석 3상 모터에 PWM를 인가하는 브릿지 회로는 다음과 같다. 모터의 UVW 단자에 3상 사인파형의 PWM를 인가하면 모터 3상의 코일에 3상 사인파형의 PWM이 인가된다. PWM를 평균한 값이 모터단자에 인가되는 평균전압으로 볼수 있다. PWM 신호를 좀더 자세히 보면 다음과 같다. 위 그림에서 각 코일의 전압은 다음과 같다. 1번 : U = 0 , V = 0 , W = 0 2번 : U = +2/3Vdc , V = -1/3Vdc , W = -1/3Vdc 3번 : U = +1/3Vdc , V = +1/3Vdc , W = -2/3Vdc 4번 : U = 0 , V = 0 , W = 0 1~4의 시간간격이 동일하면 U 코일에 걸리는 전압은 1~4번을 평균하는 것으로 다음과 같다. U = (0 + 2/3Vdc + .. 2023. 1. 28.
모터 전류 제어기 게인 설정 PI 전류 제어기와 모터는 다음과 같다. 오픈루프 전달함수는 다음과 같다. Pole-zero cancellation을 사용하여 게인을 설정하면 다음과 같다. 제어기 대역폭 ωC에 따른 PI 게인은 다음과 같다. 2023. 1. 25.
하이브리드 스텝모터 하이브리드 스텝모터(Hybrid Stepper Motor)는 가변 릴럭턴스 모터와 영구자석 스텝모터를 섞어 놓은 모터이다. 각 모터의 특성은 다음과 같다. 영구자석 스텝모터 가변 릴럭턴스 모터 하이브리드 스텝모터 스텝각 7.5도 이상 1.8도 이하 1.8도 이하 토크 중간 작음 큼 속도 낮음 높음 높음 소음 낮음 높음 낮음 마이크로스텝 가능 불가능 가능 ☞ 릴럭턴스 모터 2023. 1. 22.
모터 벡터 제어 종류와 뜻 AC 모터 제어의 종류는 다음과 같은 것이 있다. 1. Scalar control - V/f control 2. Vector control a) DTC(Direct torque control) - Classic DTC - Space Vector Modulation based DTC b) FOC(Field-oriented control) - Direct FOC - Indirect FOC c) MPC(Model predictive control) - Predictive torque control - Predictive current control 벡터 제어는 자속과 전류의 2개 요소를 복소수 평면에서 벡터로 표현하고 그 벡터를 제어하기 때문에 벡터라는 이름을 붙였다. 벡터 제어는 1968년 독일의 Techn.. 2023. 1. 20.
동기모터 역기전력 동기모터의 역기전력은 다음과 같다. 2023. 1. 4.
모터 PWM 기법들 아래 PWM 방식은 모터에 인가되는 전압의 PWM 주파수가 2배가 되는 효과가 있다. ☞ 유니폴라와 바이폴라 차이 2023. 1. 3.
모터 PWM 기법 자료 (TI) 아래 링크는 TI에서 나온 모터의 PWM에 관해 설명한 매우 좋은 자료이다. https://e2e.ti.com/blogs_/b/industrial_strength/posts/so-which-pwm-technique-is-best-part-1 https://e2e.ti.com/blogs_/b/industrial_strength/posts/so-which-pwm-technique-is-best-part-2 https://e2e.ti.com/blogs_/b/industrial_strength/posts/so-which-pwm-technique-is-best-part-3 https://e2e.ti.com/blogs_/b/industrial_strength/posts/so-which-pwm-technique-is.. 2023. 1. 3.
모터 Fast Decay와 Slow Decay 차이 아래 그림에서 왼쪽은 On 상태이고 가운데는 Fast Decay 상태이고 오른쪽은 Slow Decay 상태이다. 모터제어시 PWM을 인가하는 순서는 다음과 같이 할수 있다. 1) On 상태 -> Fast Decay 상태 2) On 상태 -> Slow Decay 상태 3) On 상태 -> Fast Decay 상태 -> Slow Decay 상태 4) On 상태 -> Slow Decay 상태 -> Fast Decay 상태 -> Slow Decay 상태 On 상태에서 모터에 전류가 흐르고 On 상태 후 Fast Decay 상태가 되면 모터 전류는 빠르게 감소한다. On 상태 후 Slow Decay 상태가 되면 모터 전류는 천천히 감소한다. Fast Decay를 사용하면 전류가 빨리 감쇄한다. 하지만, 모터 속도.. 2023. 1. 3.
SVPWM 구현 코드 SVPWM 구현 코드는 다음과 같다. Va = Vq Vb = -Vq / 2 - Vd * sqrt3 / 2 Vc = -Vq / 2 + Vd * sqrt3 / 2 Ta = Va * Ts / VDC Tb = Vb * Ts / VDC Tc = Vc * Ts / VDC Tmax = Ta Tmin = Ta if(Tb>Tmax) Tmax = Tb if(TbTmax) Tmax = Tc if(Tc0일때이고 오른쪽은 S 2023. 1. 2.
모터 회생 아래 그림에서 모터는 시계방향으로 회전하고 모터 토크는 시계방향으로 작용한다. 부하의 토크는 반시계 방향으로 작용한다. 부하는 모터가 회전을 방해한다. 아래 그림과 같이 모터 회전은 시계 방향이고 모터 토크는 반시계방향이라면 모터는 발전기로 동작한다. 모터 토크가 반시계 방향이란 말은 부하 토크는 시계 방향이라는 것을 의미한다. 부하는 모터가 회전하는 것을 돕는다. 아래 그림과 같이 모터 회전 방향이 반시계라면 모터에 매우 큰 전류가 흐르기 때문에 모터가 탄다. 이것은 모터가 스톨되는 것과 같다. 2023. 1. 1.
동기모터 벡터 제어 (dq 변환) 3상 동기모터에 3상 전류가 흐를 때 전류의 공간벡터는 다음 그림의 빨강선과 같고 빨강선은 회전한다. 빨강선은 회전자계의 방향과 동일하다. 위의 공간벡터를 알파베타 변환하면 다음 그림과 같다. 빨강선은 위의 그래프와 동일한 방향을 가르킨다. 위의 알파베타 변환 그래프를 dq 변환하면 다음 그림과 같다. dq 변환시 회전각은 𝜃r을 적용한다. 𝜃r은 모터 회전자의 영구자석의 각도이다. 영구자석의 N극 방향은 𝜃r이고 회전자계의 방향을 𝜃e이라고 할때 모터에 최대 토크를 발생시키기 위해서는 90도 각도가 되어야 한다. 영구자석 방향과 회전자계의 방향이 90도가 되기 위해서는 id는 0이 되어야 한다. iq에는 회전자계의 크기에 비례하는 값이 된다. ☞ 모터의 벡터 제어 (블록다이어그램) ☞ dq 변환식 2022. 12. 31.
BLDC 모터 6-스텝 제어 BLDC 모터 6-스텝 제어 2022. 12. 31.
BLDC 모터 홀센서와 역기전력 아래 BLDC 모터에서 회전자 영구자석은 시계방향으로 회전한다. 영구자석 방향이 위 그림과 같을 때 각도는 150도이다. 2022. 12. 31.
BLDC 모터 역기전력과 6-스텝 제어 (상전압 선간전압) BLDC 모터 홀센서와 상전압의 역기전력은 다음과 같다. 이 때 선간전압의 역기전력은 다음과 같다. BLDC 모터 구동을 위한 6-step 제어는 다음과 같다. 역회전일 때는 VDC와 GND의 방향을 바꾼다. Hall A Hall B Hall C Phase A Phase B Phase C 1 0 0 1 x GND VDC 2 1 0 1 VDC GND x 3 1 0 0 VDC x GND 4 1 1 0 x VDC GND 5 0 1 0 GND VDC x 6 0 1 1 GND x VDC 역회전할 때 역기전력은 다음과 같다. 정방향 회전할때 Hall rising-edge 후 60도 위치와 역방향 회전할때 Hall rising-edge 후 60도 위치는 서로 다르다. ※ 상전압 - 정회전: Hall A Rising-.. 2022. 12. 30.
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