sensorless bldc control with back-emf filtering using a
TRANSCRIPT
โ 2009 Microchip Technology Inc. DS01160A-page 1/27
Translated in Korean by Motor Team/ Apr. 28, 2009
AN1160 Sensorless BLDC Control with Back-EMF Filtering
Using a Majority Function * Author: Daniel Torres
Microchip Technology Inc.
INTRODUCTION ๋ณธ App. Note ๋ ๋ง์ดํฌ๋ก์นฉ์ dsPIC
ยฎ DSC(Digital Signal Controller)๋ฅผ ์ด์ฉํ ์ผ์๋ฆฌ์ค BLDC
(Brushless Direct Current) ๋ชจํฐ ์ ์ด ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ ์ค๋ช ํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก์จ ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ(Back-Electromotive
Force)๋ฅผ ๋์งํธ ๋ฐฉ์์ผ๋ก ํํฐ๋ง ํ๊ธฐ ์ํด Majority Function(๋ค์๊ฒฐ ํจ์)๋ฅผ ์ด์ฉํ๊ณ ์๋ค.
๋ชจํฐ์ ๊ฐ ์์ ๋ชจํฐ ๊ตฌ๋ ์ ์์ด ๋ณ๊ฒฝ(Commutate) ๋ ๋๋ฅผ ๊ฒฐ์ ํ๊ธฐ ์ํด ํํฐ๋ง ๋๋ค. ์ด ์ ์ด
๊ธฐ๋ฒ์ ๊ธฐ์กด์ ๋ฐฉ์ ๋๋น ๋์คํฌ๋ฆฌํธ(Discrete) ์์, ์ ์ญ ํํฐ(LPF) ๋ฐ ๋น๊ต๊ธฐ(Comparator) ์์๋ฅผ
ํ์๋ก ํ์ง ์๋๋ค. ์ฌ๊ธฐ์์ ์๊ฐ๋๋ ๋ด์ฉ ๋ฐ ์ํํธ์จ์ด๋ 3์ ๋ชจํฐ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ ์์ด๋ฉฐ ๋ชจํฐ
์ ์ด์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ ํฌ๊ฒ 6๊ฐ์ ์ฃผ์ ๋ถ๋ถ์ผ๋ก ์๋์ ๊ฐ์ด ๊ตฌ์ฑ๋์ด ์๋ค.
โข dsPICยฎ ADC๋ฅผ ์ด์ฉํ ์ฌ๋ค๋ฆฌ๊ผดํ ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ(BEMF) ์ ํธ ์ํ๋ง
โข ๋ชจํฐ์ ๊ฐ์ฅ ์ค์ฑ์ (Virtual Neutral Point)์ ์ฌ๊ตฌ์ฑ
โข ZCP(Zero Crossing Points) ๊ฒ์ถ์ ์ํ ์ฌ๋ค๋ฆฌ๊ผด ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ ์ ํธ๋ฅผ ์ฌ๊ตฌ์ฑ๋ ๊ฐ์ ์ค์ฑ์ ๊ณผ ๋น๊ต
โข Majority ํจ์ ํํฐ๋ฅผ ์ด์ฉํ ๋น๊ต๊ฒฐ๊ณผ ์ ํธ์ ํํฐ๋ง
โข ๋ชจํฐ ๊ตฌ๋ ์ ์์ ๋ณ๊ฒฝ(Commutate)
โข ์ ์ด ๋ฃจํ (Control Loop)
์ด App. Note๋ ๊ธฐ๋ณธ์ ์ด๊ณ ์ฌํํ ํํ์ ์๋ก์ด ์ผ์๋ฆฌ์ค BLDC ๋ชจํฐ ์ ์ด ๊ธฐ๋ฒ์ ์ํ์ ๋ํ
์ค๋ช ๊ณผ ํจ๊ป ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ(BEMF) ์ ํธ๋ฅผ dsPICยฎ DSC ์ ADC ๋์ ์ ์์ ๋ฒ์๋ก ๋ณํํ๊ธฐ ์ํ ๋ช ๊ฐ์
์ ํญ์์ ์ธ์๋ ํน๋ณํ ์ธ๋ถ ํ๋์จ์ด๋ฅผ ํ์๋ก ํ์ง ์๋ dsPICยฎ DSC ๋จ์ผ ์นฉ ๊ธฐ๋ฐ ์๋ฃจ์ ์ ๋ํ
์๊ฐ๋ฅผ ๋ชฉ์ ์ผ๋ก ํ๊ณ ์๋ค.
SENSORED CONTROL vs. SENSORLESS CONTROL BLDC ๋ชจํฐ๋ ์ปดํฉํธํ ์ฌ์ด์ฆ, ์ฐ์ํ ์ ์ด์ฑ๋ฅ ๋ฐ ๋์ ํจ์จ ๋ฑ์ผ๋ก ์ธํด ์๋น์ฌ ๋ฐ ์ฐ์ ์ฉ
๋ถ์ผ์ ๋๋ฆฌ ์ ์ฉ๋๊ณ ์์ผ๋ฉฐ ํนํ ์๋์ฐจ ์ฐ์ ๋ถ์ผ์์๋ ๋ฒจํธ ๋ฐ ์ ์ ์์คํ ์ ์ ๊ฑฐ, ๊ธฐ๋ฅ ์ถ๊ฐ
๋ฐ ์ฐ๋น ํฅ์์ ์ํ ์ ๋ต์ ์ผํ์ผ๋ก์ ๊ฐ๊ด์ ๋ฐ๊ณ ์๋ค. BLDC ๋ชจํฐ์ ์์ ๋ฐ ์ ์ด๋ฅผ ์ํ ์ ์
๋ถํ์ ์ง์์ ์ธ ๊ฐ๊ฒฉ ํ๋ฝ์ผ๋ก ์ธํด ๊ทธ ์์ฉ๋ถ์ผ ๊ณผ ํจ๊ป ์ถ๋ ฅ ์์ค๋ ์ง์์ ์ผ๋ก ํ๋๋๊ณ ์๋ค.
BLDC ๋ชจํฐ๋ ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ์ ๊ธฐ์ ์ฌ์(Excitation)์ด ํ์ ์์ ์์น์ ๋๊ธฐ ๋์ด์ผ ํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์
ํ๋ ์ด์์ ํ์ ์ ์์น ๊ฒ์ถ ์ผ์๋ฅผ ํ์๋ก ํ๋ค. ๋น์ฉ, ์ ๋ขฐ์ฑ ๋ฐ ๊ธฐ๊ณ์ ํจํค์ง (ํนํ ํ์ ์๊ฐ
์ ์ฒด ์์ ๋ด๊ฒจ์๋ ๊ฒฝ์ฐ) ๋ฌธ์ ๋ก ์ธํด ์์น๊ฒ์ถ ์ผ์ ์์ด ๋ชจํฐ๋ฅผ ๊ตฌ๋์ํค๋ ๊ฒ์ด ๋ฐ๋์งํ๋ค.
์ด๋ฌํ ๊ธฐ๋ฒ์ ์ผ์๋ฆฌ์ค ๊ตฌ๋์ด๋ผ ๋ถ๋ฅธ๋ค.
โ 2009 Microchip Technology Inc. DS01160A-page 2/27
Translated in Korean by Motor Team/ Apr. 28, 2009
AN1160 ํ ์์ ๋ชจํฐ ๊ถ์ ์ด ๊ตฌ๋ ์ค์ผ ๋ ๋น๊ตฌ๋(undriven) ๊ถ์ ์์ ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ(BEMF) ์ ์์
๊ฐ์งํจ์ผ๋ก์จ ๋ชจํฐ ๊ตฌ๋ ์ ์์ ๋ณ๊ฒฝ(Commutate)ํ ์๊ฐ์ ๊ฒฐ์ ํ๋ ๊ฒ์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ค. ์ผ์๋ฆฌ์ค ์ ์ด์
๊ฐ์ฅ ํฐ ์ฅ์ ์ ์์น ๊ฒ์ถ์ ์ํ ํ ์ผ์๋ฅผ ์ ๊ฑฐํจ์ผ๋ก์จ ์ป๋ ๋น์ฉ์ ์ ๊ฐ์ด๋ฉฐ, ์๋์ ๊ฐ์ด ๋ช
๊ฐ์ง ๋จ์ ๋ ์กด์ฌํ๋ค.
โข ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ์ ๊ฐ์งํ๊ธฐ ์ํด์๋ ์ต์ํ์ ํน์ ์๋ ์ด์์ผ๋ก ํ์ ํด์ผ ํ๋ค.
(โต ์ญ๊ธฐ์ ์ โ ํ์ ์๋)
โข ๋ชจํฐ ๋ถํ์ ๊ธ๊ฒฉํ ๋ณํ๋ก ์ธํด ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ ๊ตฌ๋ ๋ฃจํ๋ฅผ ๋ฒ์ด๋ ์ ์๋ค.
โข ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ ์ ์์ ์ธก์ ์ ์ธ๊ฐ ์ ์๋๋น ๋ชจํฐ์ ์๋๊ฐ ์ด์์ ์ธ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ (Commutation) ์๋์
์ ํ๋ ๋ฒ์ ๋ด์ ์กด์ฌํ ๋๋ง ๊ฐ๋ฅํ๋ค.
โข ์ด์์ ์ธ ์๋๋ณด๋ค ๋น ๋ฅธ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์ ๋ถ์ฐ์์ ์ธ ๋ชจํฐ ์๋ตํน์ฑ์ ์ ๋ฐํ๋ค.
๋ฐ๋ผ์, ๋ง์ฝ ๊ณ ๋ คํ๊ณ ์๋ ์์ฉ๋ถ์ผ๊ฐ ์ ๋น์ฉ์ด ์ฃผ์ ๊ด์ฌ ์ฌํญ์ด๋ฉฐ, ๋ชจํฐ์ ์ ์ ๊ตฌ๋์ด
ํ์ํ์ง ์๊ณ , ๋ชจํฐ์ ์ธ๊ฐ๋๋ ๋ถํ๊ฐ ๊ธ๊ฒฉํ ๋ณํ์ง ์์ ๊ฒ์ผ๋ก ์์๋๋ค๋ฉด ์ผ์๋ฆฌ์ค ์ ์ด
๊ธฐ๋ฒ์ ์ข์ ๋์์ด ๋ ์ ์์ ๊ฒ์ด๋ค. ๋ํ ์์์ ์ธ๊ธ๋ ๋จ์ ๋ค์ ๊ทน๋ณตํ ์ ์๋ ํน๋ณํ
์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ๋ค์ด ์กด์ฌํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ผ์๋ฆฌ์ค ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ(BEMF) ๋ชจํฐ ์ ์ด ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋น ๋ฅธ ์๋๋ก ๊ฐ์ฅ ์ธ๊ธฐ
์๋ ์๋ฃจ์ ์ผ๋ก ์๋ฆฌ์ก๊ณ ์๋ค.
SIX-STEP (Trapezoidal) Commutation ๋ณธ App. Note์์ ์๊ฐ๋๋ ์ผ์๋ฆฌ์ค ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์์ ๋ชจํฐ ๊ถ์ ์ ์ฌ์๋ฐฉ๋ฒ์ 6-์คํ ์ฌ๋ค๋ฆฌ๊ผด ๋๋
120ยฐํต์ ๋ฐฉ์์ด๋ฉฐ ๊ทธ๋ฆผ 1์ 6-์คํ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์ ๋์์ ์ค๋ช ํด์ฃผ๊ณ ์๋ค. ๊ฐ ์คํ (์นํฐ)๋
์ ๊ธฐ์ ์ผ๋ก 60ยฐ์ด๋ฏ๋ก 6-์คํ ์ ์ ๊ธฐ์ ์ผ๋ก 360ยฐ(์ ๊ธฐ์ ์ธ 1ํ์ )์ ์๋ฏธํ๋ค.
[๊ทธ๋ฆผ1] 6-์คํ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ (6-Step Commutation)
โ 2009 Microchip Technology Inc. DS01160A-page 3/27
Translated in Korean by Motor Team/ Apr. 28, 2009
AN1160 ๊ถ์ ๊ทธ๋ฆผ์์ ํ์ดํ๋ ๊ฐ 6-์คํ ์ ์์ด์ ๋ชจํฐ ๊ถ์ ์ ํตํด ํ๋ฅด๋ ์ ๋ฅ์ ๋ฐฉํฅ์ ์๋ฏธํ๋ฉฐ,
๊ทธ๋ํ๋ 6-์คํ ๋์ ๋ชจํฐ์ ๋ฆฌ๋์ ์ ์ธ๊ฐ๋๋ ์ ์์ ์๋ฏธํ๋ค. ์ด๋ฌํ 6-์คํ ์ ์ํ์ค๋ ๋ชจํฐ๊ฐ
์ ๊ธฐ์ ์ผ๋ก 1 ํ์ ํ๋๋ก ํ๋ค. (๊ธฐ๊ณ์ ํ์ ์ ์์์ ๊ทน ์์ ์๊ด ์๋ค.)
6-STEP COMMUTATION โข Step 1
- Red ๊ถ์ : Positive ์ ์ ์ธ๊ฐ
- Green ๊ถ์ : Negative ์ ์ ์ธ๊ฐ
- Blue ๊ถ์ : ์ ์ ๋น์ธ๊ฐ
โข Step 2
- Red ๊ถ์ : Positive ์ ์ ์ ์ง
- Green ๊ถ์ : ์ ์ ๋น์ธ๊ฐ
- Blue ๊ถ์ : Negative ์ ์ ์ธ๊ฐ
โข Step 3
- Red ๊ถ์ : ์ ์ ๋น์ธ๊ฐ
- Green ๊ถ์ : Positive ์ ์ ์ธ๊ฐ
- Blue ๊ถ์ : Negative ์ ์ ์ ์ง
โข Step 4
- Red ๊ถ์ : Negative ์ ์ ์ธ๊ฐ
- Green ๊ถ์ : Positive ์ ์ ์ ์ง
- Blue ๊ถ์ : ์ ์ ๋น์ธ๊ฐ
โข Step 5
- Red ๊ถ์ : Negative ์ ์ ์ ์ง
- Green ๊ถ์ : ์ ์ ๋น์ธ๊ฐ
- Blue ๊ถ์ : Positive ์ ์ ์ธ๊ฐ
โข Step 6
- Red ๊ถ์ : ์ ์ ๋น์ธ๊ฐ
- Green ๊ถ์ : Negative ์ ์ ์ธ๊ฐ
- Blue ๊ถ์ : Positive ์ ์ ์ ์ง
๋ชจ๋ ์นํฐ์ ์์ด์, ๋ ๊ฐ์ ๊ถ์ ์ด ์ฌ์ ๋ ๋ ๋ค๋ฅธ ํ ๊ฐ์ ๊ถ์ ์ ์ฌ์ ๋์ง ์๋ ์ ์
์ ์ํ์. ์ด๋ฌํ ์ฌ์ค๋ก๋ถํฐ ๊ฐ ์นํฐ์ ์์ด์ ์ฌ์ ๋์ง ์๋ ํ ๊ฐ์ ๊ถ์ ์ด ์ผ์๋ฆฌ์ค ์ ์ด
์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ ๊ฐ๋ฅํ๊ฒ ํด์ฃผ๋ 6-์คํ ์ ์ด์ ์ค์ํ ํน์ฑ์ ์ ๊ณตํด์ค๋ค.
๋ณธ App. Note์์๋ ๋ชจํฐ์ ์๋๋ฅผ ํํํ๊ธฐ ์ํด ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ๋ ๊ฐ์ง๋ก ํํํ๋ค.
โข 1 ๋ถ๋น ์ ๊ธฐ์ ํ์ ์ (RPM_elec)
โข 1 ์ด๋น ์ ๊ธฐ์ ํ์ ์ (RPS_elec)
โ 2009 Microchip Technology Inc. DS01160A-page 4/27
Translated in Korean by Motor Team/ Apr. 28, 2009
AN1160 ๋ชจํฐ์ ์๋๋ ๋ชจํฐ์ ๊ทน(Pole) ์์ ์๊ด์๋ ์ ๊ธฐ์ RPM์ด ๊ธฐ๊ณ์ RPM ๋ณด๋ค ๋ ผ์ํ๊ธฐ๊ฐ
์๋์ ์ผ๋ก ์ฉ์ดํ๋ค. ๊ธฐ๊ณ์ RPM ๋ฐ ์ ๊ธฐ์ RPM๊ณผ์ ๊ด๊ณ๋ ๋ค์ 3๊ฐ์ ์์๊ณผ ๊ฐ๋ค.
EQUATION 1: Mech.-Elec. RPM RELATIONSHIP
EQUATION 2: E/M RPM RELATIONSHIP
R
EQUATION 2: Mech.-Elec. RPM RELATIONSHIP
EQUATION 2: E/M RPM RELATIONSHIP
R
EQUATION 3: Mech.-Elec. RPM RELATIONSHIP
EQUATION 2: E/M RPM RELATIONSHIP
R
BEMF Sensing Methods BLDC ๋ชจํฐ๊ฐ ํ์ ํ ๋, ๊ฐ ๊ถ์ ์ ๋ ์ธ ์ ๋ฒ์น(Lenzโs Law)์ ๋ฐ๋ผ์ ๊ฐ ๊ถ์ ์ ์ธ๊ฐ๋๋ ์ฃผ
์ ์๊ณผ ๋ฐ๋์ ๊ทน์ฑ์ ๊ฐ์ ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ(BEMF)์ ๋ฐ์์ํจ๋ค. ์ด๋ค ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ์ ๊ทน์ฑ์ ์ธ๊ฐ ์ ์์
๋ฐฉํฅ๊ณผ ๋ฐ๋๊ฐ ๋๋ฉฐ ์ฃผ๋ก ๋ค์ 3๊ฐ์ ๋ชจํฐ ํ๋ผ๋ฏธํฐ์ ์ํด ๊ฒฐ์ ๋๋ค.
โข ๊ณ ์ ์(Stator) ๊ถ์ ์ ํด(Turn) ์
โข ํ์ ์(Rotor)์ ๊ฐ ์๋ (Angular Velocity)
โข ํ์ ์ ์์์ ์ํด ๋ฐ์ํ๋ ์๊ณ
๋ฐ๋ผ์, ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ์ ๋ชจํฐ ํ๋ผ๋ฏธํฐ ๋ฐ ํ์ ์ ๊ฐ์๋๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ Eqn. 4์ ๊ฐ์ด ๊ณ์ฐ๋ ์ ์๋ค.
EQUATION 4: BACK-EMF(BEMF)
EQUATION 2: E/M RPM RELATIONSHIP
R
EQUATION 4: BACK-EMF (BEMF)
As seen on the Equation 4, the only variable term is the
rotor angular speed. Therefore, the BEMF is
proportional to the rotor speed; as the speed increases
PolesMotorofmechanicalRPMmechanicalRPM
#_2_ โข
=
2#__ PolesMotorofmechanicalRPMelectricalRPM โข
=
60__ elecRPMelectricalRPS =
ฯNlrBBEMF =
,where
N = ์(Phase)๋น ๊ถ์ ์
l = ํ์ ์์ ๊ธธ์ด
r = ํ์ ์์ ๋ด์ธก ๋ฐ์ง๋ฆ
B = ํ์ ์์ ์๊ณ
ฯ = ๊ฐ ์๋
โ 2009 Microchip Technology Inc. DS01160A-page 5/27
Translated in Korean by Motor Team/ Apr. 28, 2009
AN1160 ์์ 4์์์ ๊ฐ์ด, ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ์ ๊ฒฐ์ ํ๋ ์ ์ผํ ๋ณ์๋ ํ์ ์์ ๊ฐ ์๋(ฯ)์ด๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ฏ๋ก,
์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ(BEMF)์ ํ์ ์์ ์๋์ ๋น๋กํ๋ค. ์ฆ, ์๋๊ฐ ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ์ ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ๋ ์ฆ๊ฐํ๋ค๋
๋ง๊ณผ ๊ฐ๋ค.
๋ชจํฐ์ ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ ํํ์ ํ์ ์์ ์์น์ ์๋์ ํจ์๋ก ๋ณํํ๋ค. ์์น ๊ฒ์ถ์ ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ์ด
์ ๋ก(Zero)์ธ ์ง์ ์ ์ด์ฉํ์ฌ ๊ฒ์ถํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๋งค์ฐ ๋ฎ์ ์๋์์๋ ์์น ๊ฒ์ถ์ด ๋ถ๊ฐ๋ฅ ํ์ง๋ง
ํํ ๋ฐ ํฌ๊ณผ ๊ฐ์ ๋ง์ ์์ฉ๋ถ์ผ์์๋ ๋ฎ์ ์๋์์๋ ์์น ๊ฒ์ถ ์ ์ด ๋๋ ํ-๋ฃจํ ์ ์ด๋ฅผ
ํ์๋ก ํ์ง ์๋๋ค. ์ด๋ค ์์ฉ๋ถ์ผ๋ ์ด๋ฌํ ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ์ ์ด์ฉํ ๋ฐฉ์์ด ๋งค์ฐ ์ ํฉํ๋ฉฐ, ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ์
์ด์ฉํ ๋ค๋ฅธ ๋ง์ ๋ฐฉ๋ฒ๋ค๋ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ์์ฝํ ์ ์๋ค.
โข ๋ชจํฐ์ ํฐ๋ฏธ๋ ์ ์ ์ผ์ฑ
- ์ง์ ์ธก์ ๋๋ ์ถ์ (์ค์์น ์ํ ์ ๋ณด ๋ฐ DC ๋งํฌ ์ ์ ์ ๋ณด ์ด์ฉ)
โข ์ค๊ฐ์ (Mid-Point) ์ ์ ์ผ์ฑ
- Y ๊ฒฐ์ ๋ฐ ฮ ๊ฒฐ์ ๋ชจํฐ์ ํํจ
- ํน์ ๊ฒฐ์ ์ ๋ถ๊ฐ
- 4๋ฒ์งธ ๊ถ์ ์ ์ค์ ํ์ ์์. 3๊ฐ์ ๋ชจํฐ ์(Phase)์ ์ด์ฉํ์ฌ Star Point๋ฅผ ๋ง๋ค ์
์์
โข ๋ฒ์ค(Bus) ์ ๋ฅ์ ๊ฒฝ์ฌ๋ ์ผ์ฑ
- ํ์ ์์ ์ง์(Lead) ๋๋ ์ง์(Lag)์ ๊ฐ์ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ๋ณํ๋ก ์ธํด ๋ฐ์ํ๋ ๋ฒ์ค(Bus)
์ ๋ฅ์ ๋ ํนํ ๋ชจ์์ ์์ง
- ๋น ๋ฅธ ๋ฒ์ค์ ๋ฅ ์ ์ด๊ฐ ๋ถ๊ฐ
THE SELECTED BEMF SENSING METHOD ๋ณธ App. Note๋ Mid-Point ์ ์ ์ฌ๊ตฌ์ฑ์ ๊ธฐ๋ฐํ๊ณ ์์ผ๋ฉฐ ๋นํ์ฑํ(Inactive) ๋ ์(Phase)์
์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ์ด ์ ๋ก๊ฐ ๋๋ ์๊ฐ์ ๊ฐ์งํ๋ ๊ธฐ๋ฒ์ ๊ทผ๊ฐ์ผ๋ก ํ๋ค. ๋ฐ๋ผ์, ๋ณธ App. Note์์ ์๊ฐ๋๋
์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ ๊ฐ์ง ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ ๋ก ํฌ๋ก์ฑ ์ด๋ฒคํธ๋ฅผ ๊ฐ์ง๊ธฐ ์ํด์ ์ฌ๋ค๋ฆฌ๊ผด์ ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ ์ ํธ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ๋
๊ฒฝ์ฐ์๋ง ์ ์ฉ์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ค๋ ์ ์ ์ ์ํด์ผ ํ๋ค. ์ด๋ฌํ ์ผ์ฑ ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ค์ํ ํน์ง์ ZCP(Zero
Crossing Point)๋ฅผ ๊ฒฐ์ ํ๊ธฐ ์ํด ์๊ตฌ๋๋ ์ธ๋ถ์์๋ฅผ ์ต์ํ ํ๋ค๋ ์ ์ด๋ค. ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ ์ ํธ
์ปจ๋์ ๋์ด๋ ํ์ ์ค์์น ๊ฒ์ดํธ ๋๋ผ์ด๋ฒ ์ธ์ ๋ชจ๋ ์ ์ด๊ธฐ๋ฅ์ ์ ๊ณตํ๋ ๋จ์ผ dsPIC DSC
๋๋ฐ์ด์ค๋ก ์ํ์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ค.
์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ์ ์ ๋ก-ํฌ๋ฆฌ์ฑ ๊ธฐ๋ฒ์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ ์ด์ ๋ก ์ธํด ์ ํ ๋์ด ์ก๋ค.
โข ๋ค์ํ ๋ชจํฐ์ ์ ์ฉ ๊ฐ๋ฅํ๋ค.
โข ์ด๋ก ์ ์ผ๋ก Y-๊ฒฐ์ ๋ฐ ฮ-๊ฒฐ์ ์ 3์ ๋ชจํฐ์ ์ ์ฉ ๊ฐ๋ฅํ๋ค. ํน์ ๊ฒฐ์ ์ ๋ชจํฐ์๋ ์ ์ฉ ๋ถ๊ฐ
โข ๋ชจํฐ ํน์ฑ์ ๋ํ ์์ธํ ์ง์ ์์ด๋ ์ํ ๊ฐ๋ฅํ๋ค.
โข ๋ชจํฐ ์ ์กฐ์ฌ์ ๊ณต์ฐจ ๋ณ์์ ์๋์ ์ผ๋ก ๋ฏผ๊ฐํ์ง ์๋ ๊ฐ์ธ์ฑ์ ๊ฐ๋๋ค.
โข ์ ์ ๋ฐ ์ ๋ฅ ์ ์ด์ ์ ์ฉ ๊ฐ๋ฅํ๋ค.
โข ์ ๋ก-ํฌ๋ก์ฑ ๊ธฐ๋ฒ์ ์ ๋ก(0)์ ๊ฐ๊น์ด ๋ฎ์ ์๋์์ ํ-๋ฃจํ ์ ์ด๋ฅผ ํ์๋ก ํ์ง ์๋
โ 2009 Microchip Technology Inc. DS01160A-page 6/27
Translated in Korean by Motor Team/ Apr. 28, 2009
AN1160 ๊ด๋ฒ์ํ ์์ฉ๋ถ์ผ์ ์ ํฉํ๋ค. ๋ง์ฝ ์๋๊ฐ ์ ๋ก(0) ์ด์์ด๋ฉด, ํ ์(Phase)์ ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ์ด
์ ๋ก(0)๊ฐ ๋ ๋ ์ ๊ธฐ์ ์ฌ์ดํด๋น ๋จ 2๊ฐ์ ์์น๊ฐ ์กด์ฌํ๋ฉฐ, ์ด๋ค ์์น๋ ๊ทธ๋ฆผ 2์์ ๋ณด์ฌ์ง๋
๋ฐ์ ๊ฐ์ด ์ ๋ก-ํฌ๋ก์ฑ์ ํตํด ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ์ ๊ธฐ์ธ๊ธฐ(๋ถํธ)์ ์ํด์ ๊ตฌ๋ถ๋ ์ง ์ ์๋ค.
[๊ทธ๋ฆผ2] Zero Crossing Detection
๊ฐ ์นํฐ๋ ์ ๊ธฐ์ ์ฌ์ดํด์ 60ยฐ ๊ตฌ๊ฐ์ ํด๋นํ๋ฉฐ ์ฌ๊ธฐ์์ ์นํฐ์ ๋ฒํธ๋ ์์ ๊ฒฐ์ ๋ ๊ฒ์ด๋ค.
๋ํ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์ ๊ฐ ์นํฐ์ ๊ฒฝ๊ณ์ง์ ์์ ๋ฐ์ํ๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ฏ๋ก, ์นํฐ์ ๊ฒฝ๊ณ์ง์ ์ ๊ฒ์ถํ๋ ๊ฒ์ด
ํ์ํ๋ค. ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ์ ์ ๋ก-ํฌ๋ก์ฑ๊ณผ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์ง์ ๊ณผ๋ 30ยฐ์ต์ ์ด ์กด์ฌํ๋ฏ๋ก, ๋ชจํฐ์ ํจ์จ ๋ฐ
์์ฐ์ค๋ฌ์ด ๋์์ ์ํด์๋ ์ด ๊ฐ์ด ๋ณด์๋์ด์ผ ํ๋ค.
๊ทธ๋ฆผ 2๋ ๊ฐ๊ฐ์ ์์ ์ด์์ ์ธ ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ ํํ์ ๋ณด์ฌ์ฃผ๊ณ ์๋ค. ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ ์ผ์ฑ์ ์ํด 3๊ฐ์ ๋ชจํฐ
๋ฆฌ๋์ ๋ง์ด ์กด์ฌํ๋ค๋ฉด, ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ ํํ์ ์คํ ํฌ์ธํธ(Star Point) ์ ์์ ์ํด ์ต์ ์ด ์กด์ฌํ๋ฏ๋ก
์คํ ํฌ์ธํธ์ ์ ์์ด ๊ฒฐ์ ๋์ด์ผ ํ๋ค.
BEMF ZERO CROSSING SENSING METHODS ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ ์ ์์ ์ ๋ก-ํฌ๋ก์ฑ ์ ํธ๋ ๋ค๋ฅธ ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ํด์ ๊ฒ์ถ๋ ์ ์๋ค. ์ด ์น์ ์์๋ ๋ ๊ฐ์ง
๋ค๋ฅธ ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ค๋ช ํ๊ณ ์ ํ๋ค. ์ด๋ค ๋ชจ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ฅ์ ๊ณผ ๋จ์ ์ ๊ฐ์ง๊ณ ์์ผ๋ฉฐ ๋ค์ ์น์ ์์
๋ ผ์ํ๊ณ ์ ํ๋ค. ์ด๋ค ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋๋ถ๋ถ์ ๋ชจํฐ์ ๊ฒฝ์ฐ ์ค์ฑ์ (Neutral Point)์ด ์ธ๋ถ๋ก ์ ์ถ๋์ด ์์ง
์๊ฑฐ๋ โณ-๊ฒฐ์ ๋ฐฉ์์ผ๋ก ๋์ด ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ค์ฑ์ ์ ํ์ฉํ ์ ์๋ค๋ ์ ์ ๊ทผ๊ฐ์ ๋๊ณ ์๋ค.
โ 2009 Microchip Technology Inc. DS01160A-page 7/27
Translated in Korean by Motor Team/ Apr. 28, 2009
AN1160 Comparing the BEMF Voltage to Half the DC Bus Voltage ์ด ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ์ด VDC/2๊ฐ ๋ ๋ ์ ๋ก-ํฌ๋ก์ฑ ์ด๋ฒคํธ๊ฐ ๋ฐ์ํ๋ค๋ ๊ฐ์ ํ์ ๋น๊ต๊ธฐ๋ฅผ
์ด์ฉํ์ฌ ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ ์ ์์ DC ๋ฒ์ค ์ ์์ ์ ๋ฐ ๊ฐ(1/2)๊ณผ ๋น๊ตํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๊ตฌ์ฑ๋์ด ์๋ค. ๊ทธ๋ฆผ 3์
์ด๋ฐฉ๋ฒ์ ์ํํ๊ธฐ ์ํ ํ๋ก๋ฅผ ๋ณด์ฌ์ฃผ๊ณ ์๋ค.
[๊ทธ๋ฆผ3] BEMF Voltage Compared to Half of the DC BUS
๋ชจํฐ๊ฐ ๊ทธ๋ฆผ1์ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์คํ 1์ ์๋ค๊ณ ๊ฐ์ ํ๋ฉด, ์(Phase) A๋ ์ ๊ธฐ์ ์ค์์น๋ฅผ ํตํ์ฌ
+VBUS ์ ์ฐ๊ฒฐ๋์ด ์๊ณ , ์(Phase) C๋ ์ ๊ธฐ์ ์ค์์น๋ฅผ ํตํ์ฌ -VBUS ์ ์ฐ๊ฒฐ๋์ด ์์ผ๋ฉฐ, ์(Phase)
B๋ ์คํ(open)๋์ด ์๋ค. B์ ๊ถ์ ์์ ์ธก์ ๋๋ ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ ์ ํธ๋ ์์ ๊ธฐ์ธ๊ธฐ ๊ฐ์ ๊ฐ์ง๋ฉฐ, ๊ทธ
ํฌ๊ธฐ์ ์ต๋ ๊ฐ์ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์คํ 2๊ฐ ๋ฐ์ํ๊ธฐ ์ง์ ์ +VDC ์ ๊ฑฐ์ ๋์ผํ ๊ฐ์ด ๋๋ฉฐ, ์ปค๋ฎคํ ์ด์
์คํ 2๊ฐ ๋ฐ์ํ ๋ +VDC ์ ๋๋ฌํ๋ค. ์ด ์๊ฐ, B ์์ ์ ๊ธฐ์ ์ค์์น๋ฅผ ํตํด +VDC ์ ์ฐ๊ฒฐ๋๊ณ A
์์ ์ด์ ์คํ(open)๋๊ณ C ์์ โVDC ์ ์ฐ๊ฒฐ๋๋ค. A ์์์ ๊ด์ธก๋๋ ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ ์ ํธ๋ ์์
๊ธฐ์ธ๊ธฐ ๊ฐ์ ๊ฐ์ง๋ฉฐ, ๊ทธ ํฌ๊ธฐ์ ์ต์ ๊ฐ์ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ 3๊ฐ ๋ฐ์ํ๊ธฐ ์ง์ ์ -VDC ์ ๊ฑฐ์ ๋์ผํ ๊ฐ์ด
๋๋ค. B ์๊ณผ A ์์์ ๊ด์ธก๋ ๋ ๊ฐ์ ๊ธฐ์ธ๊ธฐ๋ ์ ๋ก-ํฌ๋ก์ฑ ์ด๋ฒคํธ๋ฅผ ๊ฒฐ์ ํ๊ธฐ ์ํด VDC/2 ์
๋น๊ต๋๋ค.
์ด ํ๋ก๋ ๋น๊ต๊ธฐ๋ก ๊ตฌ์ฑ๋ 3๊ฐ์ OP AMP๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ๊ตฌํํ๊ธฐ๊ฐ ์ฝ์ง๋ง, ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ ๋จ์ ์
์ง๋๊ณ ์๋ค.
โข ์ด ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋ชจํฐ ๊ถ์ ์ ํ๋ผ๋ฏธํฐ๊ฐ ๋์ผํ๋ค๊ณ ๊ฐ์ ํ๋ค.
โข ๊ฐ์ง๋ ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ ์ ํธ๋ ์(-)/์(+)์ ์(Phase) ๋ณ์ด(Shift)๋ฅผ ๊ฐ์ง๊ณ ์๋ค.
โข ๋ชจํฐ์ ์ ๊ฒฉ ์ ์์ ๋๋ถ๋ถ VDC ์ ์๋ณด๋ค ์์ผ๋ฉฐ, ์ ๋ก-ํฌ๋ก์ฑ ์ด๋ฒคํธ๋ ํญ์ VDC/2 ์์
โ 2009 Microchip Technology Inc. DS01160A-page 8/27
Translated in Korean by Motor Team/ Apr. 28, 2009
AN1160 ๋ฐ์ํ์ง๋ ์๋๋ค.
Comparing the BEMF Voltage to the Motor Neutral Point ์ด์ ์ ์๊ฐ๋ ์ ๋ก-ํฌ๋ก์ฑ ์ผ์ฑ ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ ๋ก-ํฌ๋ก์ฑ ์ด๋ฒคํธ๋ฅผ ๊ฒ์ถํ๊ธฐ ์ํด ์ฌ์ฉ๋๋ ๊ฐ๋ณ ํ๊ณ
์ ์ ์ (Variable Threshhold Voltage Point) ์ ๊ฐ์ง์ผ๋ก์จ ์ํ๋ ์ ์๋ค. ์ด ๊ฐ๋ณ ์ ์์ ์ฌ์ค
๋ชจํฐ์ ์ค์ฑ์ ์ ํด๋นํ๋ฉฐ ๋ชจํฐ ์ ์กฐ์ฌ๋ค์ ๋๋ถ๋ถ ๋ชจํฐ์ ์ค์ฑ์ ์ ์ธ๋ถ๋ก ์ธ์ถํ์ง ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์
์ฌ์ฉ์ ์ ํ์ด ์๋ค. ํ์ง๋ง, ์ด๋ฌํ ๋ฌธ์ ์ ์ ์ ํญ ๋คํธ์ํฌ๋ฅผ ์ด์ฉํจ์ผ๋ก์จ ํด๊ฒฐ์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ค. ๋ชจํฐ
๊ถ์ ๊ณผ ๋ณ๋ ฌ๋ก ์ฐ๊ฒฐ๋ 3๊ฐ์ ์ ํญ ๋คํธ์ํฌ๋ ๊ฐ์ ์ค์ฑ์ (Virtual Neutral Point)์ ๋ฐ์์ํค๊ธฐ
์ํด ๊ทธ๋ฆผ 4์ ๊ฐ์ด ์๋ก ํ ์ ์์ ์ฐ๊ฒฐ๋๋ค.
[๊ทธ๋ฆผ4] BEMF Voltage Compared to a Virtual Neutral Point
๋ณธ App. Note์์ ์ฌ์ฉ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ ์์ ๋์ผํ ์๋ฆฌ๋ก ์ด๋ฃจ์ด์ ธ ์์ผ๋ฉฐ ์ค์ฑ์ ์ ํธ๋ ์ํํธ์จ์ด์
์ํด์ ์ฌ๊ตฌ์ฑ๋์ด์๋ค. ์ค์ฑ ์ ์์ ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ ์ ํธ์ ํ๊ท ๊ฐ๊ณผ ๋์ผํ๋ฏ๋ก ์ ๋ก-ํฌ๋ก์ฑ ํ๊ณ ์ ์
๊ฐ์ ์5๋ก ํํ๋๋ค.
EQUATION 5: Virtual Neutral Point and BEM Signals Relationship
EQUATION 2: E/M RPM RELATIONSHIP
R
์ด์ ์ฌ๊ตฌ์ฑ๋ ๋ชจํฐ ์ค์ฑ์ ์ ์์ ์ ๋ก-ํฌ๋ก์ฑ ์ด๋ฒคํธ๋ฅผ ๊ฒฐ์ ํ๊ธฐ ์ํ ๊ฐ๊ฐ์ ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ ์ ํธ์
3CBEMFBBEMFABEMFVn ++
=
Vn = ๋ชจํฐ ์ค์ฑ ์ ์
BEMF X = X ์์์ ๊ด์ธก๋๋ BEMF ์ ์
โ 2009 Microchip Technology Inc. DS01160A-page 9/27
Translated in Korean by Motor Team/ Apr. 28, 2009
AN1160 ๋น๊ต๋๋ค. ์ ๋ก-ํฌ๋ก์ฑ ์ด๋ฒคํธ๋ ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ ์ ํธ๊ฐ ๋ชจํฐ ์ค์ฑ์ ์ ์๊ณผ ์ผ์นํ ๋ ๋ฐ์ํ๋ค. ๊ทธ๋ฆผ 5๋
ADC๋ฅผ ์ด์ฉํด ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ ์ ํธ๋ฅผ ์ธก์ ํ๋ ์๋ฅผ ๋ณด์ฌ์ฃผ๊ณ ์๋ค.
[๊ทธ๋ฆผ5] BEMF Voltage Measured using the dsPICยฎ dsPIC DSC ADC
์ด ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ด์ ์น์ ์์ ๋ ผ์๋ ์ํํธ์จ์ด์ ์ผ๋ก ์ํํ๋ ๊ฒ์ด๋ค. ์ด ๋ฐฉ๋ฒ์ ADC์ ์ํด ํ๋๋
์ํ๋ค์ด PWM ์ค์์นญ ์ฃผํ์์ ์ํ ๊ณต์ง ๋ณ์ด ์ ์ (Resonant Transition Voltage)์ ์ํฅ์ ๋ฐ์
์ ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ ์ ํธ๊ฐ ์ํ๋ง๋ ์ ํํ ์๊ฐ์ ๊ฒฐ์ ํ๋ ๊ฒ์ด๋ค. ์ด๋ค ์ํ๋ค์ ๋ํ
๊ถ์ ์ ์ฌ์์ ์ํด ๋ฐ์ํ ๋ฐ๋(Kickback) ์ ๋ฅ์ ์ํ ์ํฅ์ ๋ฐ์ ์๋ ์๋ค.
๋ค์ ๊ทธ๋ฆผ 6์ ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ ์ ํธ์ ๋ชจํฐ ๊ฐ์ ์ค์ฑ์ ์ ๋ณด์ฌ์ฃผ๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, ๊ทธ๋ฆผ 7์ ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ ์ ํธ์
์ฌ๊ตฌ์ฑ๋ ๊ฐ์ ์ค์ฑ์ ์ ๋ณด์ฌ์ฃผ๊ณ ์๋ค..
์ด ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ธก์ ์ธก๋ฉด์์ ๋งค์ฐ ์ ์ฐํ๋ค๋ ์ฅ์ ์ ๊ฐ์ง๊ณ ์๋ค. ์๋๊ฐ ๋ณํ๊ณ , ๋ชจํฐ ๊ถ์ ์
ํน์ฑ์ด ์์๋ก ๋ณํ๋ฉด ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ๋ ๋ณ๋์ ํ๊ฒ ๋๋๋ฐ, ์ด๋ฌํ ์ํฉ์์๋ dsPICยฎ DSC ๋ ์ ๋ก-
ํฌ๋ก์ฑ ํฌ์ธํธ๋ฅผ ๊ฒฐ์ ํ๊ณ ์๋ฒฝํ ์ ์ด๋ฅผ ์ํํ ์ ์๊ฒ ๋๋ค. ๋์งํธ ํํฐ๋ ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ ์ ํธ๋ก๋ถํฐ
๋์ ์ฃผํ์์ ์ค์์นญ ๋ ธ์ด์ฆ ์ฑ๋ถ์ ์ํํธ์จ์ด์ ์ผ๋ก ์ ๊ฑฐํ๊ธฐ ์ํด ์ํ๋๋ค.
โ 2009 Microchip Technology Inc. DS01160A-page 10/27
Translated in Korean by Motor Team/ Apr. 28, 2009
AN1160
[๊ทธ๋ฆผ6] BEMF Signals vs. Virtual Neutral Point When the PWM Duty Cycle is equal to 100%.
[๊ทธ๋ฆผ6] BEMF Signals vs. Reconstructed Virtual Neutral Point When the PWM Duty Cycle is equal
to 100%.
โ 2009 Microchip Technology Inc. DS01160A-page 11/27
Translated in Korean by Motor Team/ Apr. 28, 2009
AN1160 Required Hardware ๋ณธ App. Note ์์ ์๊ฐ๋ BLDC ๋ชจํฐ ์ ์ด ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ํํ ํ๋์จ์ด๋ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ๋ค.
dsPIC30F SOFTWARE VERSION
โข PICDEMโข MCLV Development Board (Figure 8)
โข Hurst DMB0224C10002 CL B 6403 24V BLDC Motor
โข 24 VDC Power Supply
[๊ทธ๋ฆผ8] PICDEM MCLV DEVELOPMENT BOARD
dsPIC33F SOFTWARE VERSION
โข dsPIC33FJ12MC202 PIM
โข Explorer 16 Development Board
โข Motor Control Interface PICtailโข Plus Daughter Board
โข dsPICDEMโข MC1L 3-Phase Low Voltage Power Module
โข Hurst DMB0224C10002 CL B 6403 24 V BLDC Motor
โข 24 VDC Power Supply
โ 2009 Microchip Technology Inc. DS01160A-page 12/27
Translated in Korean by Motor Team/ Apr. 28, 2009
AN1160
[๊ทธ๋ฆผ9] HARDWARE CONNECTION FOR THE dsPIC33F SOFTWARE VERSION
Hardware Modifications ์์ ๊ทธ๋ฆผ 5์์ ๊ฐ๋จํ ํ๋์จ์ด ๋ธ๋ก ๋ค์ด์ด๊ทธ๋จ์ ์ค๋ช ํ์๋๋ฐ ์ด๊ฒ์ ๋ณธ App. Note ์์
์๊ฐํ๋ ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ด ๋์ํ๊ธฐ ์ํด ํ์ํ ๊ธฐ๋ณธ ์ฐ๊ฒฐ์ ์ค๋ช ํ ๊ฒ์ด๋ค. ๊ทธ๋ฆผ 5์์ ๋ณด์ฌ์ค ๊ฒฐ์ ์
MCLV ๋ณด๋์์ ์ํํ๊ธฐ ์ํด์๋ ์๋ ํ ์ด๋ธ 1์ ์ฐธ์กฐํ๊ธฐ ๋ฐ๋๋ค.
[ํ ์ด๋ธ 1] MCLV ์ ํผ ์ค์
โ 2009 Microchip Technology Inc. DS01160A-page 13/27
Translated in Korean by Motor Team/ Apr. 28, 2009
AN1160 MCLV ๋ณด๋์์ ์ฌ์ฉํ๊ธฐ ์ํ ์ ํผ์ค์ ์ ์๋์ ๊ฐ๋ค.
โข Pot R14 ๋ ์๋ ์ง๋ น์น๋ฅผ ๊ฒฐ์ ํ๋ฉฐ, dsPIC DSC์ ADC ์ฑ๋ AN4์ ์ฐ๊ฒฐ๋์ด ์๋ค.
โข BEMF ์ ํธ๋ ์ ํญ ๋คํธ์ํฌ R34/R36/R35, R41/R44/R42, R49/R52/R50 ๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์ผ์ฑ
๋๋ค.
โข ๋ชจ๋ BEMF ํํฐ๋ง์ ์ํํธ์จ์ด์ ์ํด ์ํ๋๋ฏ๋ก, BEMF ์ ํธ๋ฅผ ํํฐ๋งํ๊ธฐ ์ํ
์บํจ์ํฐ C17, C19, C21 ์ ์ฐ๊ฒฐ์ด ๋์ด์ ธ์๋ค.
โข Fault ์ ๋ ฅ์ ์ ๋ฅ ํผ๋๋ฐฑ ํ๋ก์ ์ฐ๊ฒฐ๋ ๋น๊ต๊ธฐ ํ๋ก(U7D)๋ฅผ ํตํด ์์ ๋๋ค.
์ ๋ฅ๋ 0.1ฮฉ ์ ํญ(R26)์ ์ด์ฉํด ์ผ์ฑ๋๋ฉฐ, ๋น๊ต๊ธฐ์ ์๊ณ์ (Threshold Point)๋ ์ ํญ
R60์ ์ด์ฉํด์ ์กฐ์ ๋๋ค.
๊ทธ๋ฆผ 5๋ฅผ dsPIC33FJ12MC202 ํ๋์จ์ด๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์ํํ๊ธฐ ์ํด์๋ ์๋์ ๊ฐ๋ค.
dsPIC33FJ12MC202 PIM ์ ์ด์ฉํ๊ธฐ ์ํด์๋ ์๋ ํ ์ด๋ธ 2์์์ ๊ฐ์ด ์ค์ ์ ๋ณ๊ฒฝํด์ผ ํ๋ค.
[ํ ์ด๋ธ 2] PIM ์ ํญ ์ค์
Explorer 16 Development Board๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์ํํ๊ธฐ ์ํด์๋ ์๋ ํ ์ด๋ธ 3๊ณผ ๊ฐ์ด ์ค์ ์ ํ๋ค.
[ํ ์ด๋ธ 3] Explorer 16 ์ ํผ ๋ฐ ์ ํญ ์ค์
โ 2009 Microchip Technology Inc. DS01160A-page 14/27
Translated in Korean by Motor Team/ Apr. 28, 2009
AN1160 Motor Control Interface PICtail Plus Daughter Board๋ฅผ ์ด์ฉํ๊ธฐ ์ํด์๋ ์๋ ํ ์ด๋ธ 4์ ๊ฐ์ด
์ค์ ํ๋ค.
[ํ ์ด๋ธ 4] Motor Control Interface PICtail Plus Daughter Board ์ ํผ ์ค์
dsPICDEM MC1L 3-Phase Low Voltage Power Module์ ์ด์ฉํ๊ธฐ ์ํด์๋ ์๋ ํ ์ด๋ธ 5์ ๊ฐ์ด
์ฌ์ฉํ๋ค.
[ํ ์ด๋ธ 5] dsPICDEM MC1L 3-Phase Low Voltage Power Module ์ ํญ ์ค์
โ 2009 Microchip Technology Inc. DS01160A-page 15/27
Translated in Korean by Motor Team/ Apr. 28, 2009
AN1160 Digital Filter (Majority Function) ์ฌ๊ธฐ์์ ์๊ฐ๋๋ BEMF ์ผ์ฑ ๋ฐฉ๋ฒ์ โMajority Functionโ์ด๋ผ ๋ถ๋ฆฌ๋ ๋น์ ํ ๋์งํธ ํํฐ๋ฅผ
์ฌ์ฉํ๋ ๊ฒ์ด๋ฉฐ, ์ด๋ค ๊ฒฝ์ฐ์๋โMedian Operatorโ๋ผ ๋ถ๋ฅด๊ธฐ๋ ํ๋ค. Majority ํจ์๋ ๋ถ์ฐ์ฐ
ํจ์(Boolean Function)์ด๋ฉฐ, n๊ฐ์ 2์ง์ ์ ๋ ฅ์ ๊ฐ๊ณ , ์ ๋ ฅ ๊ฐ ์ค ๊ฐ์ฅ ๋ง์ด ์ ๋ ฅ๋ ๊ฐ์ ์ถ๋ ฅํ๋
ํจ์์ด๋ค. ์ ๋ ฅ์ด 3๊ฐ์ธ ๊ฒฝ์ฐ, ๊ทธ ์ถ๋ ฅ ๊ฐ์ ์ต์ 2๋ฒ ์ด์ ๋ฐ์ํ ๊ฐ(True/False)์ ์ถ๋ ฅํ๊ฒ ๋๋ค.
์ด ๊ฒฝ์ฐ 2๊ฐ์ ๋์ผํ ๊ฐ์ ์ ๋ ฅ์ 66% ๋ฅผ ๋ฐ์ํ๊ฒ ๋๋ค. ๋ฐ๋ผ์, Majority ํจ์๋ ํญ์ ๊ณผ๋ฐ์(50%
์ด์)์ ํด๋นํ๋ ๊ฐ์ ๋ฐํํ๊ฒ ๋๋ค. ํ ์ด๋ธ 6์ 3๊ฐ์ ์ ๋ ฅ์ ๊ฐ๋ Majority ํจ์๋ฅผ ๋ณด์ฌ์ฃผ๊ณ
์๋ค.
[ํ ์ด๋ธ 6] 3๊ฐ์ ์ ๋ ฅ์ ์ฌ์ฉํ Majority ํจ์์ ์
์์ ํ ์ด๋ธ 6์ Majority ๊ฐ์ ๋ ๊ฐ์ ๋ ผ๋ฆฌ ์ฐ์ฐ์ AND(^) ์ OR(v)๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์ 6๊ณผ ๊ฐ์ด
ํํํ ์ ์๋ค.
EQUATION 6: Boolean Representation of the Majority Function
** Majority Function(๋ค์๊ฒฐ ํจ์) : ์ ๋ ฅ ์๊ฐ ๋ฐ๋์ ํ์์ด๊ณ , ๋ฐ์ ์ด์์ ์ ๋ ฅ์ด 1์ผ ๋
์ถ๋ ฅ์ด 1์ด ๋๋ ๋ ผ๋ฆฌ ํจ์. (์ถ์ฒ: ๋์ฐ๋ฐฑ๊ณผ์ฌ์ )
Implementing the Algorithm ์ด์ ์น์ ์์ BEMF ๋ฐฉ๋ฒ์ BEMF ์ ํธ์์ ๋ฐ์ํ๋ ์ ๋ก-ํฌ๋ก์ฑ ์ด๋ฒคํธ๋ฅผ ๊ฒ์ถ์ ๊ธฐ๋ณธ์ผ๋ก ํ๋ค๊ณ
์๊ฐํ๋ฐ ์๋ค. ์ด ์น์ ์์๋ dsPIC DSC ๋๋ฐ์ด์ค์ ์ฃผ๋ณ์ฅ์น ๋ฑ์ ์ด์ฉํ์ฌ ์ด ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์
์ํํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋ํด ์ค๋ช ํ๊ณ ์ ํ๋ค.
SAMPLING THE BEMF SIGNALS
์ฒซ ๋ฒ์งธ ๋จ๊ณ๋ BEMF ์ ํธ๋ฅผ ์ํ๋งํ๋ ๊ฒ์ด๋ค. ์ด๋ฅผ ์ํด์ dsPIC DSC์ ADC๋ฅผ PWM
์ฃผํ์(20kHz)์ ๋์ผํ ์๋๋ก BEMF ์ ํธ๋ฅผ ์ํ๋ง ํ๋๋ก ๋์ ์ํ(Simultaneously Sample)๋ก
์ค์ ํ๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ADC๋ PWM ์ด๋ฒคํธ์ ๋๊ธฐํ ๋๋ค.
)()()( CBCABAMajority โงโจโงโจโง=
โ 2009 Microchip Technology Inc. DS01160A-page 16/27
Translated in Korean by Motor Team/ Apr. 28, 2009
AN1160 dsPIC DSC์ ADC๋ ์ ๊ธฐ์ ์ค์์น์ ์ํด ๋ฐ์ํ๋ ๋ ธ์ด์ฆ(Ringing Noise) ๋ฐ ๋ชจํฐ ๊ถ์ ์ ์ ์์ด
์ ๊ฑฐ๋ ๋(De-Energization) ๋ฐ์ํ๋ ๊ณ ์ ์ ์คํํฌ์ ๊ฐ์ ๋ ธ์ด์ฆ๋ฅผ ํํผํ๊ธฐ ์ํด PWM ON ์๊ฐ์
์ํ๋งํ๋๋ก ์ค์ ๋๋ค. ์ด๋ค ๋ ธ์ด์ฆ๋ ์๋ชป๋ ์ ๋ก-ํฌ๋ก์ฑ ์ด๋ฒคํธ๋ฅผ ๋ฐ์์ํฌ ์ ์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ก ์ธํด
์๋ชป๋ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์ํ๋ฅผ ๋ฐ์ํ ์ ์๋ค.
BEMF ์ ํธ์ ์ํ๋ง ์ง์ ์ ๋ชจํฐ์ ์๋์ ์ํด ๊ฒฐ์ ๋๋ PWM ON ํ์ ์์ญ์ ๋ํด ๊ฐ๋ณ ๋๋ค. ๋ฎ์
์๋์์๋ dsPIC DSC๋ PWM ON ํ์ ์์ญ์ 50% ์ง์ ์์ BEMF ์ ํธ๋ฅผ ์ํ๋ง ํ๋ฉฐ ์ดํ ์๋๊ฐ
์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ์ ์ํ๋ง ์ง์ ์ ์ฆ๊ฐํ๊ฒ ๋๋ฉฐ, 100% ๋ํฐ ์ฌ์ดํด์ผ ๋ PWM ON ํ์์ 75% ์ง์ ์์
์ํ๋ง ํ๊ฒ ๋๋๋ฐ ์ด ์ง์ ์ด ์ต๋ ํฌ์ธํธ๊ฐ ๋๋ค. ๊ทธ๋ฆผ 10๊ณผ ๊ทธ๋ฆผ 11์ ์ํ๋ง ํฌ์ธํธ๋ฅผ ๋ณด์ฌ์ฃผ๊ณ
์๋ค.
[๊ทธ๋ฆผ 10, 11] 80% ๋ฐ 20% ๋ํฐ ์ฌ์ดํด์์์ BEMF ์ํ๋ง ์ง์
์ด์ ์ํ๋ง๋ BEMF ์ ํธ A, B, C๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ๋ชจํฐ์ ์ค์ฑ์ (Neutral Point)์ด ์ํํธ์จ์ด์ ์ํด
์ฌ๊ตฌ์ฑ๋๋ค. ์ฌ๊ตฌ์ฑ๋ ์ ํธ๋ ์ ๋ก-ํฌ๋ก์ฑ ์ด๋ฒคํธ๋ฅผ ๊ตฌ๋ถํ๊ธฐ ์ํ ์ํ๋ง๋ BEMF ์ ํธ์ ๋น๊ต ๋๋ค.
์ด ์์ ์์ ์ธ์ฅ ๋น๊ต๊ธฐ๋ ์ํํธ์จ์ด๋ก ์๋ฎฌ๋ ์ดํธ(Emulate) ๋๋ฉฐ, ์ด๋ค ์ํํธ์จ์ด ๋น๊ต๊ธฐ์
์ถ๋ ฅ๋ค์ ์ํ๋ง๋ BEMF ์ ํธ์ ์ด์ง์ ํํ(Binary Representation)์ด ๋๋ค. ์ด๋ค ์ํํธ์จ์ด
๋น๊ต๊ธฐ๋ฅผ ํตํด ๋ฐ์๋ ์ ํธ๋ ์ฌ์ ํ ๋ชจํฐ ๊ถ์ ์ ์ ์์ด ์ ๊ฑฐ๋๋ (De-Energization) ์ด๋ฒคํธ์ ์ํด
๋ฐ์ํ๋ ๋ ธ์ด์ฆ๋ฅผ ์ง๋๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, ์ ๊ธฐ์ ์ค์์น์ ์ํด ๋ฐ์ํ๋ ๋ ธ์ด์ฆ(Ringing Noise)๋ฅผ ๊ฐ์ง๊ณ
์๋ค.
20kHz๋ก BEMF ์ ํธ๋ฅผ ์ํ๋ง ํ๊ฒ ๋๋ฉด ์ํ๋ง๋ BEMF ์ ํธ์์๋ ์ค์์นญ ๋ ธ์ด์ฆ๋ฅผ ๊ฐ์์ํฌ ์
์๊ฒ ๋๋ฉฐ ๊ฒฐ๊ณผ์ ์ผ๋ก ์ ๋ก-ํฌ๋ก์ฑ ์ด๋ฒคํธ๋ฅผ ๊ฒ์ถํ๊ธฐ๊ฐ ํจ์ฌ ์ฝ๊ฒ ๋๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ์ด๋ฌํ ์์ผ๋ฆฌ์ด์ฑ
ํธ๋ฆญ ( A l i a s i n g T r i c k )์ B E M F ์ ํธ๋ฅผ ์๋ฒฝํ๊ฒ ํํฐ๋ง ํ๊ธฐ์๋ ์ถฉ๋ถํ์ง ์๋ค .
๋ฐ๋ผ์ , M a j o r i t y ํจ์๋ฅผ ์ด์ฉํ ํํฐ ( M a j o r i t y F u n c t i o n F i l t e r )๊ฐ ์ฌ์ฉ๋๋ค .
80% ๋ํฐ ์ฌ์ดํด 20% ๋ํฐ ์ฌ์ดํด
โ 2009 Microchip Technology Inc. DS01160A-page 17/27
Translated in Korean by Motor Team/ Apr. 28, 2009
AN1160 FILTERING THE BEMF SIGNALS USING THE MAJORITY FUNCTION FILTER
Majority ํจ์๋ฅผ ์ด์ฉํ ๋น์ ํ ํํฐ์ ์ํ์ 6๊ฐ์ ์ํ์ ๊ธฐ๋ณธ์ผ๋ก ํ๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ค ์ํ๋ค์
๋์งํธํ๋ BEMF ์ ํธ์์ ์ ๋ก-ํฌ๋ก์ฑ ์ด๋ฒคํธ์ ๋ฐ์์ ๊ฒ์ถํ๊ธฐ ์ํด์๋ ์ ์ด๋ 3๊ฐ์ ์์ (Most
Significant) ์ํ ์ค 51%(๊ณผ๋ฐ์)๋ โ1โ์ด์ด์ผ ํ๊ณ , 3๊ฐ์ ํ์(Least Significant) ์ํ ์ค
51%(๊ณผ๋ฐ์)๋ โ0โ์ด์ด์ผ ํ๋ค.
โข ๋๋จธ์ง 32๊ฐ์ ๊ฐ์ ์ 8์ ์ด์ฉํ์ฌ ์ฑ์์ง๋ค.
EQUATION 8: Calculating the Second Half of the Array
์ด๋ฌํ ํํฐ๋ง ๋จ๊ณ๋ฅผ ํตํด ๋์ฑ ๊ฐ์ธํ(Robust) ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ
์ป์ ์ ์๊ฒ ๋๋ค.
Majority ํจ์ ํํฐ๋ ๋ ๊ฐ์ ๋ ผ๋ฆฌ ์ฐ์ฐ์๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์ํ๋๋ค. AND ์ฐ์ฐ์๋ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์ํ์
๋ถ์ํ๋ ์กํฐ๋ธ(Active) BEMF ์ ํธ๋ฅผ ๊ฒ์ถํ๊ธฐ ์ํ ๊ฒ์ด๊ณ , XOR(Exclusive-OR) ์ฐ์ฐ์๋
์กํฐ๋ธ(Active) BEMF ์ ํธ์์์ ์์น ๋ฐ ํ๊ฐ ์์ง (Falling/Rising Edge)๋ฅผ ๊ฒ์ถํ๊ธฐ ์ํด
์ฌ์ฉ๋๋ค. ์ด ๋ ผ๋ฆฌ ์ฐ์ฐ์์ ์ถ๋ ฅ์ ๋ค์ ์น์ ์์๋ โActive-Masked BEMF Signalโ์ด๋ผ ๋ถ๋ฅด๊ฒ
๋๋ค. ์ด์ Active-Masked BEMF ์ ํธ๋ Majority ๊ฒ์ถ ํํฐ๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ํํฐ๋ง ๋๋๋ฐ ์ด ํํฐ๋
64๊ฐ์ ๊ฐ์ผ๋ก ๊ตฌ์ฑ๋ ๋ฐฐ์ด๊ณผ ๋ค์์ ๋ฐ์ดํฐ ๋ฐฐ์ด์ ํฌ์ธํฐ๋ฅผ ๋ณ๊ฒฝํ๊ธฐ ์ํ ํน๋ณํ ๋ ผ๋ฆฌ ํ ์คํธ
์กฐ๊ฑด(Special Logic Test Condition)์ ๊ฐ์ง๊ณ ์ํ๋๋ค. ๋ํ ๋ ผ๋ฆฌ ์กฐ๊ฑด ํ ์คํธ๋ Active-Masked
BEMF ์ ํธ์ ์์น/ํ๊ฐ ์์ง๋ฅผ ๋ถ๋ณํ๊ฒ ๋๋ฉฐ, ์ด๋ค ์์ง๋ ๋ ผ๋ฆฌ์ ํ ์คํธ ์กฐ๊ฑด(Logical Test
Condition)์ ์ถ๋ ฅ์์ ์ฐธ(True)๊ณผ ๊ฑฐ์ง(False)๋ก ํํ๋๋ฉฐ ์ด ์ถ๋ ฅ ๊ฐ์ Majority ๊ฒ์ถ ํํฐ์
์ ๋ ฅ์ผ๋ก ์ฌ์ฉ๋๋ค.
64๊ฐ์ ๋ฐฐ์ด ์ธ๋ฑ์ค ๊ฐ๋ค์ Active-Masked BEMF ์ ํธ์ ๋ํ 6-์ํ ์๋์ฐ๊ฐ ๊ฐ์ง ์ ์๋ 26
์กฐํฉ์ ์๋ฏธ ํ๋ค(์ด์ง์ 6์๋ฆฌ์ ๊ฐ = 26 = 64). ๋ฃฉ-์ ํ ์ด๋ธ(Look-up Table)์์์ ๊ฐ ๊ฐ์ ๋ค์
์๊ฐ์ ๋ํ ์ ํธ ์ํ์ ๋ํ ํฌ์ธํฐ์ด๋ค. ํํฐ๋ ํญ์ ๋ ผ๋ฆฌ ํ ์คํธ ์กฐ๊ฑด์ ์ถ๋ ฅ์ด True ์์
False๋ก์ ๋ณํ(True-to-False)ํ๋ ๊ฒ์ ๊ฐ์ํ๋ค. ๋ง์ฝ ์ด True-to-False ์กฐ๊ฑด์ด ๊ฐ์ง๋๋ฉด, ํํฐ๋
์ ๋ก-ํฌ๋ก์ฑ ์ด๋ฒคํธ๋ฅผ ๊ฒ์ถํ๊ธฐ ์ํด 3๊ฐ์ ์ฐ์์ ์ธ ๊ฑฐ์ง(False) ์ํ๋ฅผ ์ฐพ๊ณ ์ ํ๋ค. ๋ฐ๋ผ์
๋ชจํฐ์ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์ ํ ๊ตฌ๊ฐ์ ์๊ฐ์ง์ฐ (Delay)์ด ๋ฐ์ํ๊ฒ ๋๋ค. ์ด ์๊ฐ์ง์ฐ์ ์ ๊ธฐ์ ์ธ
30ยฐ์์์ ํด๋นํ๋ ์๊ฐ์์ ๋์งํธ ํํฐ๋ฅผ ์ํํ๊ธฐ ์ํด ์๊ตฌ๋๋ ์๊ฐ์ง์ฐ์ ๋บ ๊ฐ๊ณผ ๋์ผํ๋ค.
์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์ ์ํํ ์ดํ์๋ ์๋ก์ด BEMF ์ ํธ๋ฅผ ๋ค์ ๋ชจ๋ํฐ๋ง ํ๊ฒ ๋๋ค.
64๊ฐ์ ๋ฐฐ์ด ๊ฐ์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ๊ฒฐ์ ๋๋ค.
โข ์ฒ์ 32๊ฐ์ ๊ฐ์ ์ 7๊ณผ ๊ฐ์ด ์ธ๋ฑ์ค ๋ฒํธ(Index Number: N)์ 2๋ฐฐ๊ฐ ๋๋ค.
EQUATION 7: Calculating the First Half of the Array
2)32(][ โ โ= NNValueArray
2][ โ = NNValueArray
โ 2009 Microchip Technology Inc. DS01160A-page 18/27
Translated in Korean by Motor Team/ Apr. 28, 2009
AN1160
[ํ ์ด๋ธ 7] Array Values
์์ ํ ์ด๋ธ์๋ True-to-False ์กฐ๊ฑด์ ํํํ๋ 16๊ฐ์ ์ ์ผ(Unique) ๋ฐฐ์ด ์ธ๋ฑ์ค ์ (N: 24, 25,
26, 28, 40, 41, 42, 44, 48, 49, 50, 52, 56, 57, 58, 60) ๊ฐ ์กด์ฌํ๋ค. ์ด๋ค ์ ์ผ ๋ฐฐ์ด ์ธ๋ฑ์ค์
์ํด์ ์ง์ ๋๋ ๊ฐ๋ค์ True-to-False ์กฐ๊ฑด์ด ๋ฐ์๋ ๊ฒ์ ํ๊ธฐํ๊ธฐ ์ํด โ1โ๋ก ๋์ฒด๋๋ค. 16๊ฐ์
์ ์ผ ์ธ๋ฑ์ค ๊ฐ์ ๋ค์์ Majority Function Criteria๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์ ํ ๋๋ค. ๋ฐฐ์ด ์ธ๋ฑ์ค ์(N)๋
๊ทธ์ ์ด์ง ํํ ์ค ์์ 3๋นํธ์ Majority(๊ณผ๋ฐ์, >50%)๊ฐ โ1โ์ด๊ณ , ํ์ 3๋นํธ์ Majority
(๊ณผ๋ฐ์, >50%)๊ฐ โ0โ ์ผ ๋ ์ ์ผ(Unique) ๋ฐฐ์ด ์ธ๋ฑ์ค๊ฐ ๋๋ค. ํ ์ด๋ธ 8์ ์ด๋ฌํ ๋ ๊ฐ์ง ์กฐ๊ฑด์
๋ง์กฑํ๋ 16๊ฐ์ง ๊ฒฝ์ฐ์ ์๋ฅผ ๋ณด์ฌ์ฃผ๊ณ ์๋ค.
[ํ ์ด๋ธ 8] 16 Unique Numbers that notify a True-to-False Condition in the active masked BEMF
โ 2009 Microchip Technology Inc. DS01160A-page 19/27
Translated in Korean by Motor Team/ Apr. 28, 2009
AN1160 48๊ฐ์ ๋๋จธ์ง ๋ฐฐ์ด ์ธ๋ฑ์ค ์๋ค์ True-to-False ์กฐ๊ฑด์ด ๋ฐ์ํ๋ ๊ฒฝ์ฐ์ ์ ์ผ(Unique) ๊ฐ์
๊ฐ๋ฆฌํจ๋ค. ์ด ๊ฐ๋ค์ 16๊ฐ์ ์ ์ผ(Unique) ์์ ๋ฐฐ์๊ฐ ๋ ์ ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ ์ผ ์๋ฅผ ๊ฐ๋ฆฌํฌ ์ ์๊ฒ
๋๋ค. ํ ์ด๋ธ 9๋ ์ด ์กฐ๊ฑด์ ํด๋น๋๋ ๋ช ๊ฐ์ง ์๋ฅผ ๋ณด์ฌ์ฃผ๊ณ ์๋ค.
[ํ ์ด๋ธ 9] ์ ์ผ ์์ ๋ฐฐ์๊ฐ ๋๋ ์
์ด๋ค ์(16๊ฐ์ ์ ์ผ ์๋ฅผ ๊ฐ๋ฆฌํฌ ์ ์๋ ์)๋ค์ ์์ ์ ๋ฐฐ์๋ฅผ ๊ฐ๋ฆฌํค๋ฉฐ ํํฐ๊ฐ ์ ์ผ ์(Unique
Number)๋ฅผ ๊ฐ๋ฆฌํค๋ ์๋ก์ด ์๊ฐ ์ ๋ ฅ๋๊ธฐ๋ฅผ ๊ธฐ๋ค๋ฆฌ๋ ๋ฃจํ๋ฅผ ๋ฐ๋ณตํ๊ฒ ๋๋ค. ํ ์ด๋ธ 10์ ์ ์ผ
์(Unique Number)์ ๋ฐฐ์๊ฐ ๋์ง ์๋ ์๋ค์ ๋ณด์ฌ์ฃผ๊ณ ์๋ค.
[ํ ์ด๋ธ 10] ์ ์ผ ๊ฐ์ ๊ฐ๋ฆฌํฌ ์ ์๋ ์
ํ ์ด๋ธ 11์ ์์ ํ Majority ํํฐ์ ๊ณ์(Coefficient)๋ฅผ ๋ณด์ฌ์ฃผ๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, ์ ์ผ ์์ ๋ฐฐ์ด ๊ฐ์ด
โ1โ๋ก ํ๊ธฐ๋ 16๊ฐ๊ฐ โTrueโ์์ โFalseโ๋ก ๋ณํ๋ ์ ์ผ ๋ฐฐ์ด ์ธ๋ฑ์ค์ ํด๋นํ๋ฉฐ, ์ ๋ก-ํฌ๋ก์ฑ
์ด๋ฒคํธ๋ฅผ ๊ฒ์ถํ๊ธฐ ์ํ ํฌ์ธํธ๊ฐ ๋๋ค.
ํ ์ด๋ธ 12๋ ์์ ํ ํํฐ๋ง ๊ณผ์ ์ ์๋ฅผ ๋ณด์ฌ์ฃผ๊ณ ์๋ค. ์ ๋ ฅ ๊ฐ์ ๋ ธ์ด์ฆ๊ฐ ์๋ BEMF ์ ํธ์
์ด์ง(Binary) ํํ์ ์๋ฏธํ๋ค. ํ ์ด๋ธ 13์ ์์ ํ ํํฐ๋ง ๊ณผ์ ์ ์๋ฅผ ๋ณด์ฌ์ฃผ๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, ์ด ๊ฒฝ์ฐ
์ ๋ ฅ ๊ฐ์ ๋ ธ์ด์ฆ๊ฐ ์์ธ BEMF ์ ํธ์ ์ด์ง(Binary) ํํ์ด ๋๋ค.
โ 2009 Microchip Technology Inc. DS01160A-page 20/27
Translated in Korean by Motor Team/ Apr. 28, 2009
AN1160
[ํ ์ด๋ธ 11] Majority Filter Coefficients
๋ค์์ ํ ์ด๋ธ 12,13์์์ ๊ณ์ฐ์ ์ํ๋ง๋ BEMF ์ ํธ๊ฐ ๊ฐ์ ์ค์ฑ์ (Virtual Neutral Point)๊ณผ
๋น๊ต ์ฐ์ฐ์ด ์ํ๋ ํ์ BMEF ์ ํธ์ ์ด์ง์(Binary) ํํ์ด๋ผ๋ ์ฌ์ค์ ์ฃผ๋ชฉํ์. ์ด๋ค 2๊ฐ์
ํ ์ด๋ธ์ 20kHz ์ํ๋ง ์ฃผํ์๋ฅผ ํํํ ๊ฒ์ด ์๋๋ฉฐ ํ ์ด๋ธ์์ ๋ณด์ฌ์ฃผ๋ ์ํ๋ค์ ์์์ ์ํ๋ง
์ฃผํ์๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์์๋ก ์ํ๋ง๋ ๊ฒ์ ๋ณด์ฌ์ฃผ๊ณ ์๋ ๊ฒ์ด๋ค.
์ ๋ก-ํฌ๋ก์ฑ ์ด๋ฒคํธ๊ฐ ๊ฒ์ถ๋์์ ๋, 6-์คํ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์คํ ์ ๋ฐ๋ฅธ ์๊ฐ ์ง์ฐ ํ์ dsPIC DSC
๋๋ฐ์ด์ค๋ ์ ์ ๋๋ผ์ด๋ธ (Voltage Drive)๋ฅผ ์ปค๋ฎคํ ์ดํธ(Commutate) ํ๊ฒ ๋๋ค. ๊ณ ์ ์(Stator)์
์๊ณ(Magnetic Field)๊ฐ ํ์ ์(Rotor)์ ์๊ณ๋ณด๋ค ์์๋๋ก ์ ์งํ๊ธฐ ์ํด์๋ ํ๋์ ์นํฐ๋ก๋ถํฐ
๋ค๋ฅธ ์นํฐ๋ก์ ๋ณ๊ฒฝ(Transition)์ ์ต์ ํ ํฌ (Optimal Torque)๋ฅผ ์ํ ์ ๋ฐํ ํ์ ์ ์์น์์
๋ฐ์ํด์ผ ํ๋ค.
์ด๋ฌํ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์ง์ฐ(Delay)์ 30ยฐ์ ๊ธฐ์ ๊ฐ๋์ ํด๋นํ๋ ์๊ฐ์์ ๋์งํธ ํํฐ๋ง ๊ณผ์ ์
์ํ์ ์๊ตฌ๋๋ ์๊ฐ์ ๋บ ๊ฐ๊ณผ ๋์ผํ๊ฒ ๋๋ค. ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์ง์ฐ์ ๊ฒฐ์ ํ๊ธฐ ์ํด์, dsPIC DSC์
ํ์ด๋จธ ์ค ํ๋๋ ํ๋์ ์ ๋ก-ํฌ๋ก์ฑ ์ด๋ฒคํธ๋ก๋ถํฐ ๋ค์ ์ด๋ฒคํธ๊น์ง ์์๋ ์๊ฐ์ ์์ ์ธก์ ํ๊ธฐ
์ํด ์ฌ์ฉ๋๋ค. ๊ฒฐ๊ณผ์ ์ผ๋ก ์ด ์ธก์ ๋ ์๊ฐ์ ์ ๊ธฐ์ ๊ฐ๋ 60ยฐ์ ํด๋นํ๋ค.
์ ๋ก-ํฌ๋ก์ฑ ์ด๋ฒคํธ๊ฐ ๊ฒ์ถ๋์์ ๋ ์์ ์ง์ฐ์ด ์๋ค๊ณ ๊ฐ์ ํ๋ฉด ๋ค์ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์ 30ยฐ์์
๋ฐ์ํด์ผ ํ๋ค. ํ์ด๋จธ ์บก์ณ ๊ฐ์ 2๋ก ๋๋๋ฉด ์ ๊ธฐ์ ๊ฐ๋ 30ยฐ๊ฐ ๋๋ค. ์ด ๊ฐ์ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์ง์ฐ์
๋ฐ์ํ๊ธฐ ์ํด ๋ค๋ฅธ ํ์ด๋จธ์ ์ฃผ๊ธฐ ๋ ์ง์คํฐ (PRx)์ ๋ก๋ฉ๋๋ฉฐ, ๋ํ ์ด ํ์ด๋จธ๋ ์ปค๋ฎคํ ์ด์
ํ์ด๋จธ๋ก์จ ์ฐธ์กฐ๊ฐ ๋๋ค. ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ํ์ด๋จธ์ ๋ํ ์ธํฐ๋ฝํธ๊ฐ ๋ฐ์ํ๋ฉด, ์ด๊ฒ์ ๋ชจํฐ ๊ถ์ ์ ๋ค์
์ํ(State)๋ก ์ปค๋ฎคํธ(Commute) ํ ์๊ฐ์ด ๋์์์ ์๋ฏธํ๋ค.
โ 2009 Microchip Technology Inc. DS01160A-page 21/27
Translated in Korean by Motor Team/ Apr. 28, 2009
AN1160
[ํ ์ด๋ธ 12] Example of Digital Filtering Computations using Noiseless BEMF Signals
โ 2009 Microchip Technology Inc. DS01160A-page 22/27
Translated in Korean by Motor Team/ Apr. 28, 2009
AN1160
[ํ ์ด๋ธ 13] Example of Digital Filtering Computations using Noisy BEMF Signals
โ 2009 Microchip Technology Inc. DS01160A-page 23/27
Translated in Korean by Motor Team/ Apr. 28, 2009
AN1160 START-UP SEQUENCE
๋ชจํฐ์ ๊ธฐ๋(Start-Up) ์ํ์ค๋ ๋ ๊ฐ์ง ๋จ๊ณ๋ก ๊ตฌ์ฑ๋๋ค.
โข STEP 1 :
ํ์ ์(Rotor)์ ์์น๋ฅผ ํ์ธํ๊ธฐ ์ํด ์ฌ์ ์ ์ ์๋ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์ผ๋ก 1 ms ์๊ฐ ๋์
1024๊ฐ์ ํ์ค๋ฅผ ์ธ๊ฐํ๋ค.
โข STEP 2 :
๋ชจํฐ๊ฐ ์ ์ง์ํ์์ ํ์ ํ๊ธฐ ์ํด ํ์ํ ์ต์์ PWM ๋ํฐ์ฌ์ดํด๋ก 6-์คํ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์
์ธ๊ฐํจ์ผ๋ก์จ ๋ชจํฐ๊ฐ ๊ฐ-๋ฃจํ(Open Loop)์์ ํ์ ํ๊ฒ ํ๋ค.
HURST ๋ชจํฐ์ ๊ฒฝ์ฐ, ๋ชจํฐ์ ์ ์ง ๊ด์ฑ์ ๊ทน๋ณตํ๊ธฐ ์ํด์ ์๊ตฌ๋๋ PWM ๋ํฐ ์ฌ์ดํด์ 7.5% ์ด๋ค.
์ผ๋จ ๋ชจํฐ๊ฐ ํ์ ํ๊ฒ ๋๋ฉด, BEMF ์ ํธ๊ฐ ๊ฒ์ถ๋๊ณ ์ดํ ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ ๊ฐ-๋ฃจํ(Open Loop)์ ํ-
๋ฃจํ(Closed Loop)๋ก ๋์ํ๊ฒ ๋๋ค.
CONTROL LOOPS
BLDC ๋ชจํฐ์ ํฅ๋ฏธ ์๋ ํน์ฑ์ ๋๊ธฐ๋ชจํฐ๋ผ๋ ์ ์ด๋ค. ์ด๊ฒ์ ํน์ ๋ถํ ์กฐ๊ฑด์์ ์ธ๊ฐ๋ ์ ์,
์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์๋๊ฐ ์ฃผ์ด์ง๋ฉด, ๋ชจํฐ๋ ์ด๋ค ์ธ ๊ฐ์ ๋ณ์๊ฐ ์ด์์ ์ธ ๊ฐ์ผ๋ก๋ถํฐ ํฌ๊ฒ ๋ณํ์ง
์๋๋ค๋ฉด ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์๋์ ๋ฐ๋ผ ๊ฐ-๋ฃจํ(Open Loop)๋ฅผ ์ ์งํ๊ฒ ๋๋ค๋ ๊ฒ์ ์๋ฏธํ๋ค. ๋ณ์์
์ด์์ ์ธ ๊ฐ์ ๋ชจํฐ ์ ์๊ณผ ํ ํฌ ์์์ ์ํด์ ๊ฒฐ์ ๋๋ค.
์ธ๊ฐ์ ์์ ๋ํด ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์๋๊ฐ ๋๋ฌด ๋๋ฆฐ ๊ฒฝ์ฐ์๋ BEMF๋ ๋งค์ฐ ์์ ๊ฐ์ด ๋๋ฉฐ ๊ฒฐ๊ณผ์ ์ผ๋ก
๋ชจํฐ์ ๋ง์ ์ ๋ฅ๊ฐ ํ๋ฅด๊ฒ ๋๋ค. ๋ชจํฐ๋ ๋ค์ ์(Phase)์ ์์น๋ก ๊ฐ์ํ๋ ๋ฐ์์ ํ๊ฒ ๋ ๊ฒ์ด๋ฉฐ
๋ค์(Next) ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์ ๊ธฐ๋ค๋ฆฌ๊ธฐ ์ํด ์๋๊ฐ ๋๋ ค์ง ๊ฒ์ด๋ค.
๋ฐ๋์ ๊ฒฝ์ฐ์๋ ๋ค์ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์ด ๋ฐ์ํ ๋๊น์ง ์คํ ํผ ๋ชจํฐ์ฒ๋ผ ๊ฐ๊ฐ์ ์์น๋ก ์ฆ์ ์ด๋ํ๊ฒ
๋ ๊ฒ์ด๋ค. ๋ชจํฐ๋ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์๋๋ณด๋ค ๋น ๋ฅด๊ฒ ํ์ ํ ์ ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ด์์ ์ธ ๊ฐ๋ณด๋ค ํจ์ฌ ๋๋ฆฐ
์๋๋ก ํ์ ์ ์ ์งํ๊ฒ ๋์ง๋ง, ๊ณผ๋ํ ์ ๋ฅ๊ฐ ํ๋ฅด๊ฒ ๋๋ ์ํ์ ๊ฐ์ํด์ผ ํ๋ค.
๋ง์ฝ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์ด ๋๋ฌด ๋น ๋ฅด๊ฒ ๋๋ฌํด์ ๋ชจํฐ๊ฐ ๋ค์์ ์ด์ด์ง๋ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์ ์ฐพ์ ์ ์์ ๋งํผ
์ถฉ๋ถํ ๋น ๋ฅด๊ฒ ๊ฐ์๋ ์ ์๋ค๋ฉด, ํผ๋๋ฐฑ ๋ฃจํ๋ฅผ ์๊ณ ๋ชจํฐ์ ํ์ ์ด ๋๋ ค์ง๊ฒ ๋๋ค.
๋ปํ์ง ์๊ฒ ํผ๋๋ฐฑ ๋ฃจํ๋ฅผ ์๊ฒ ๋๋ฉด ์ด๋ ํ-๋ฃจํ(Closed Loop) ์ ์ด๋ฅผ ๊ณค๋ํ๊ฒ ๋ง๋๋
๋ถ์ฐ์์ ์ธ ๋ชจํฐ์ ์๋ต๊ณผ ๊ฐ์ด ๋ณด์ผ ๊ฒ ์ด๋ค. ํ-๋ฃจํ ์ ์ด์ ๋์์ ์๋ ํ์์ ๊ฐ-๋ฃจํ
์ ์ด(Self-Locking Open Loop Control)๊ฐ ์ํ๋ ๋๊น์ง ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์๋๋ฅผ ์กฐ์ ํ๋ ๊ฒ์ด๋ค. ์ด
์์ฉ ์ํํธ์จ์ด๋ ์ผ์๋ฆฌ์ค ๋์ ๋์ ์ ํ ๊ฐ๋ฅํ ๋ค์์ ๋ ๊ฐ์ง ๋ชจ๋์ ์ ์ด๋ฅผ ๊ฐ์ง๊ณ ์๋ค.
โข Open Loop
โข Closed Loop
Open Loop Mode
๋ชจํฐ์ ๋ถํ๊ฐ ๋์ ๋ฒ์์ ๋ํด ์ผ์ ํ ๋๋ ์ธ๊ฐ ์ ์์ ๋ํ ๋ชจํฐ์ ์๋ ๋ฐ์ ๊ณก์ ์ด
์ ํ์ ์ด๋ค. ๋ง์ฝ ๋ถํ๊ฐ ์ผ์ ํ๊ณ ์ธ๊ฐ ์ ์์ด ์ ๋๋ก ์กฐ์ ๋๋ค๋ฉด, ๋ชจํฐ๋ ๋ชจ๋ ์๋ ์์ญ์ ๋ํด์
โ 2009 Microchip Technology Inc. DS01160A-page 24/27
Translated in Korean by Motor Team/ Apr. 28, 2009
AN1160 ๊ฐ-๋ฃจํ (Open Loop) ์ ์ด๊ฐ ๊ฐ๋ฅํ๋ค.
PWM์ ์ํ ์ค์ ์ ์์ด PWM ๋ํฐ ์ฌ์ดํด๊ณผ ์ ํ์ ์ผ๋ก ๋น๋กํ๋ค๊ณ ๊ฐ์ ํด๋ณด์.
๊ฐ-๋ฃจํ (Open Loop) ์ ์ด๊ธฐ๋ PWM ๋ํฐ ์ฌ์ดํด์ 16๋นํธ ๋ณ์์ ์ฐ๊ณ๋์ด ๋ง๋ค์ด์ง ์ ์๋ค. ์ด
16๋นํธ ๋ณ์ ๊ฐ์ ๊ฐ๋ณ์ ํญ(Potentiometer) ์๋จ์ ๊ฑธ๋ฆฌ๋ ์ ์์ ๊ฐ์งํ์ฌ ADC ์ฑ๋์ ์ด์ฉํ์ฌ
์ค์ ๋ ์ ์๋ค. ๊ทธ๋ฆผ 12๋ ์ด๋ฌํ ๋ชจ๋์ ๋ธ๋ก๋ค์ด์ด๊ทธ๋จ์ ๋ณด์ฌ์ฃผ๊ณ ์๋ค.
[๊ทธ๋ฆผ 12] ๊ฐ-๋ฃจํ (Open Loop) ์ ์ด
A/D ์ปจ๋ฒ์ ผ ๊ฐ์ ๋ถํธ ์๋ ์ ์ํ(Unsigned Integer) ํฌ๋งท์ผ๋ก ๋ณํ๋๋ฏ๋ก ๊ทธ ๊ฐ์ 0-1023์ด ๋๋ค.
๋ฐ๋ผ์ ์ด ๋ณํ ๊ฐ์ PWM ๋ํฐ ์ฌ์ดํด์ ๋ฒ์์ ๋ง๊ฒ ์ค์ผ์ผ๋ง์ ํด์ค๋ค(Equation 9 ์ฐธ์กฐ). ์ฌ๊ธฐ์์
์๊ฐ๋๋ ์์ ๋ PWM ๋ํฐ ์ฌ์ดํด ๊ฐ์ด 0~1473 ๋ฒ์์ ๊ฐ์ด ๋๋ค.
EQUATION 9: Calculating the PWM Duty Cycle Range
EQUATION 2: E/M RPM RELATIONSHIP
R
์ด์ ์ฌ๊ตฌ์ฑ๋ ๋ชจํฐ ์ค์ฑ์ ์ ์์ ์ ๋ก-ํฌ๋ก์ฑ ์ด๋ฒคํธ๋ฅผ ๊ฒฐ์ ํ๊ธฐ ์ํ ๊ฐ๊ฐ์ ์ญ๊ธฐ์ ๋ ฅ ์ ํธ์
MCPWM, ADC, I/O ํฌํธ, TIMER3์ ์ด๊ธฐํ ํ ์ดํ, ํ๋ก๊ทธ๋จ์ ๋ชจํฐ๋ฅผ ๊ธฐ๋์ํค๊ธฐ ์ํ ์ ํธ(์:
์ค์์น ์ ๋ ฅ)๋ฅผ ๊ธฐ๋ค๋ฆฌ๊ฒ ๋๋ค.(๊ทธ๋ฆผ 14 ์ฐธ์กฐ) ๋ง์ฝ ํค๊ฐ ๋๋ฌ์ง๋ฉด, ๋ชจํฐ์ ๊ธฐ๋ ์ํ์ค๊ฐ ์ํ๋๊ณ
BEMF ์ ํธ์ POT ๊ฐ์ด ์ํ๋ง๋๊ณ ํํฐ๋ง ๊ณผ์ ์ ์ํํ๊ฒ ๋๋ค.
์ ๋ก-ํฌ๋ก์ฑ ์ด๋ฒคํธ์ ์ ๋ฅ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์ํ๋ฅผ ๊ธฐ๋ณธ์ผ๋ก, ํ ์ด๋ธ๋ก๋ถํฐ ํด๋นํ๋ ๊ฐ์ด ๋ถ๋ ค์ง๊ณ , ์ด
๊ฐ์ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์ง์ฐ ํ์ ๋ค์ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์คํ ์ ์ ๊ธฐ์ ์ค์์น๋ฅผ ์ค์ ํ๊ธฐ ์ํด PWM์ OVDCON
๋ ์ง์คํฐ์ ์ฐ์ฌ์ง๋ค. ๊ทธ๋ฆผ 16, 17์ ํ๋ก๊ทธ๋จ์ ํ๋ฆ์ ๋ณด์ฌ์ฃผ๊ณ ์๋ค.
์ด๊ธฐ PWM ๋ํฐ ์ฌ์ดํด ๊ฐ์ ๊ธฐ๋ณธ์ ์ผ๋ก 7.5%๋ก ๊ณ ์ ๋์ด ์๋ค. ๋ฐ๋ก ๋ค์์ ADC ์ธํฐ๋ฝํธ ์๋น์ค
๋ฃจํด์์ POT ๊ฐ์ด ์ฝ์ด์ง๊ณ ์ค์ผ์ผ๋ง ๋๋ฉฐ ์ด ๊ฐ์ PWM PDCx ๋ ์ง์คํฐ์ ๋ณต์ฌ๋ ๋ ๋ํฐ ์ฌ์ดํด๋ก
1โ=PWM
CY
FFRangeCycleDutyPWM
Fcy : ์์คํ ์ฃผํ์, ์ฝ 29.4 Mhz
Fpwm : PWM ์ฃผํ์, 20 kHz
โ 2009 Microchip Technology Inc. DS01160A-page 25/27
Translated in Korean by Motor Team/ Apr. 28, 2009
AN1160 ๋ฐ์์ด ๋๋ค. ์ด ๊ณผ์ ์ ๋ชจํฐ์ ์๋๋ฅผ ๊ฒฐ์ ํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๋ณด๋ค ํฐ ๊ฐ์ด PDCx ๋ ์ง์คํฐ์ ์ ๋ ฅ๋๋ฉด
๋ชจํฐ์ ํ์ ์๋๋ ๋์ฑ ๋น ๋ฅด๊ฒ ๋ ๊ฒ์ด๋ค.
Closed Loop Mode
ํ-๋ฃจํ (Closed Loop) ์ ์ด๋ชจ๋์์๋ ๋ชจํฐ์ ์ ๋ฌ๋๋ PWM ๋ํฐ ์ฌ์ดํด์ ์ ์ดํ๊ธฐ ์ํด ์๋
์ ์ด ๋ฃจํ๊ฐ ์ฌ์ฉ๋๋ค. ์๋ ์ง๋ น์น๋ ๊ฐ๋ณ์ ํญ(POT)์ ์ํด์ ๊ฒฐ์ ์ด ๋๋ฉฐ, ๊ทธ ๊ฐ์ ์๊ตฌ๋๋ ์๋
๋ฒ์๋ฅผ ์ป๊ธฐ ์ํด ์ค์ผ์ผ๋ง ๋๋ค. ์๋ ์ ์ด๊ธฐ๋ PI ์ ์ด๊ธฐ๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์๋ ์ง๋ น ๊ฐ๊ณผ ์ธก์ (๊ณ์ฐ)๋
๋ชจํฐ ์๋์์ ์ค์ฐจ๋ฅผ ๋ณด์ํ๊ธฐ ์ํด ์ฌ์ฉ๋๋ค.
๊ทธ๋ฆผ 13์ ํ-๋ฃจํ ์๋ ์ ์ด ๋ชจ๋์ ๋ธ๋ก๋ค์ด์ด๊ทธ๋จ ์ด๋ค.
[๊ทธ๋ฆผ 13] ํ-๋ฃจํ (Closed Loop) ์๋ ์ ์ด ๋ชจ๋
Equation 1,2,3์ ์ด์ฉํ๋ฉด, ๋ชจํฐ์ ๊ทน ์ (Number of Pair Poles)์ ์ด๋น ์ ๊ธฐ์ ํ์ ์๋ฅผ ์๊ณ
์๋ค๋ฉด, ๋ชจํฐ์ ์๋๋ฅผ ๊ณ์ฐํ ์ ์๊ฒ ๋๋ค. ์ ๊ธฐ์ ์ผ๋ก 1 ์ฌ์ดํด์ 6-์คํ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์ 1
์ฌ์ดํด๊ณผ ๋์ผํ๋ฏ๋ก, ๊ธฐ๊ณ์ ํ์ ์๋ 6-์คํ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์ฌ์ดํด ์์ ๋น๋กํ๊ฒ ๋๋ค.
2์๊ทน(4๊ทน) ๋ชจํฐ์ ๊ฒฝ์ฐ, ๋ชจํฐ๊ฐ ๊ธฐ๊ณ์ ์ผ๋ก 1ํ์ ์ ํ๊ธฐ ์ํด์๋ 6-์คํ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์ฌ์ดํด์
2ํ ์ํํด์ผ ํ๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ฏ๋ก, ์ด๋น 6-์คํ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์ฌ์ดํด์ ์๋ฅผ ์นด์ดํ ํ๊ณ , ๊ทธ ๊ฐ์ ๋ชจํฐ์
๊ทน ์๋ก ์ฐ์ฐํจ์ผ๋ก์จ ์ด๋น ๊ธฐ๊ณ์ ํ์ ์๋ฅผ ์ธก์ ํ ์ ์๊ฒ ๋๋ค.
๋ชจํฐ์ ์ด๋น ๊ธฐ๊ณ์ ํ์ ์๋ฅผ ๊ณ์ฐํ๊ธฐ ์ํด์, TIMER3๋ Free-Running Up-Counting ๋ชจ๋๋ก
๋์ํ๋๋ก ์ค์ ํ๊ณ , ์์คํ ์ฃผํ์(Fcy=29.4Mhz)๋ฅผ 256 ๋ถ์ฃผํ๋๋ก ์ค์ ํจ์ผ๋ก์จ 8.68 us ๊ธฐ์ค
ํ์ด๋จธ๊ฐ ๋๋๋ก ์ค์ ํ๋ค. ์ด ๊ธฐ์ค ํ์ด๋จธ (TIMER3)๋ 8.68 us ~ 568.84 ms ๊น์ง ์นด์ดํ ํ ์ ์๋ค.
๋ฐ๋ผ์ ์ด ํ์ด๋จธ๋ ๋ชจํฐ์ ์ ํํ ์๋๋ฅผ ์ ํํ๊ฒ ๊ณ์ฐํ๊ธฐ ์ํ ์ถฉ๋ถํ ๋ถํด๋ฅ์ผ๋ก ์ ์์์
๊ณ ์๊น์ง ์ ์์ญ ์ธก์ ์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ค.
TIMER3๋ ์ด์ N ๊ฐ์ 6-์คํ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์ฌ์ดํด์ด ์ํ๋ ๋๋ง๋ค ํธ๋ฆฌ๊ฑฐ(Trigger) ๋๋ค. ์ฌ๊ธฐ์์
N์ ๋ชจํฐ์ ์์ ์(Pair Poles)์ ์๋ฅผ ์๋ฏธํ๋ค. (์: 6๊ทน ๋ชจํฐ์ธ ๊ฒฝ์ฐ N=3)
๊ทธ๋ฌ๋ฏ๋ก, TIMER3๋ ๊ธฐ๊ณ์ ์ธ ํ ์ฌ์ดํด๋ง๋ค ํธ๋ฆฌ๊ฑฐ ๋๋ค.
์ผ๋จ ํ์ฌ ์๋๊ฐ ๊ณ์ฐ๋๋ฉด, ์ด ๊ฐ์ ๊ฐ๋ณ์ ํญ(POT)์ ์ค์ผ์ผ๋ง๋ ๊ฐ์ ์ํด ์ค์ ๋ ์๋ ์ง๋ น๊ฐ๊ณผ
๋น๊ต๋๋ค. ์๋ ์ง๋ น ๊ฐ๊ณผ ํ์ฌ์๋ ์ฌ์ด์ ๋น๋ก ๋ฐ ์ ๋ถ ์ค์ฐจ๊ฐ ๊ณ์ฐ๋๊ณ Equation 10๊ณผ ๊ฐ์ด PI
โ 2009 Microchip Technology Inc. DS01160A-page 26/27
Translated in Korean by Motor Team/ Apr. 28, 2009
AN1160 ๊ฒ์ธ ์์๊ฐ ๊ณฑํด์ง๋ค.
EQUATION 10: PI Controller Computations
EQUATION 2: E/M RPM RELATIONSHIP
R
PI ์ ์ด๊ธฐ ์ถ๋ ฅ์ ์ด์ PWM ๋ํฐ ์ฌ์ดํด์ ๋ฒ์์ ๋ง๋๋ก ์ค์ผ์ผ๋ง๋๋ค. ๊ทธ๋ฆผ 14,15,16์ ๊ฐ-
๋ฃจํ(Open Loop) ๋ฐ ํ-๋ฃจํ(Closed Loop)์ ๋ํ ์๋ฒฝํ ์ํํธ์จ์ด ํ๋ฆ์ ๋ณด์ฌ์ฃผ๊ณ ์๋ค.
CONCLUSION ๋ณธ App. Note๋ ๋์คํฌ๋ฆฌํธ ๋ถํ, ํ๋์จ์ด์ ์ธ ์ ์ญ ํํฐ (Low Pass Filter), ๋น๊ต๊ธฐ ๋ถํ์
์ฌ์ฉํ์ง ์๊ณ ๊ธฐ๋ณธ์ ์ด๊ณ ๊ฐ๋จํ ํํ์ ์๋ก์ด BLDC ์ ์ด ๊ธฐ๋ฒ์ ์ด์ฉํ์ฌ ์ผ์๋ฆฌ์ค BLDC ๋ชจํฐ
๊ตฌ๋์ ์ํํ๊ณ ์ ํ๋ ๊ฐ๋ฐ์๋ฅผ ์ํ ๊ฒ์ด๋ค. ๋ํ dsPIC DSC ๋๋ฐ์ด์ค๋ฅผ ๊ธฐ๋ณธ์ผ๋ก ํ๋ ๋จ์ผ ์นฉ
์๋ฃจ์ ์ ์ด ์ ์ด ๋ฐฉ๋ฒ์ BEMF ์ ํธ๋ฅผ dsPIC DSC์ ADC ๋์ ์ ์ ๋ฒ์๋ก ์กฐ์ ํ๊ธฐ ์ํ ๋ช ์์
์ ํญ ์ธ์๋ ์ด๋ ํ ์ธ๋ถ ํ๋์จ์ด๋ฅผ ํ์๋ก ํ์ง ์๋๋ค. ์ฌ๊ธฐ์์ ์๊ฐ๋ ๋น์ ํ ๋์งํธ ํํฐ๋ง
์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ BLDC ๋ชจํฐ์ ํ์ ์ ์ํด ๋ฐ์ํ BEMF ์ ํธ๋ฅผ ๊ฐ์งํ๊ธฐ ์ํด Majority Detection
Function์ ๊ธฐ๋ณธ์ผ๋ก ์ฌ์ฉํ๊ณ ์๋ค. ์ด ๊ธฐ๋ฒ์ ์ด์ ์ Microchip App. Note AN901, AN992,
AN1083๊ณผ๋ ์์ ํ ๋ค๋ฅธ ๊ธฐ๋ฒ์ ์ฌ์ฉํ๊ณ ์๋ค. ๊ฐ์ฅ ์ค์ํ ์ฐจ์ด์ ์ ๋ฌด์์ธ ์ดํด๋ณด์.
AN1083์์ ADC๋ ๋งค์ฐ ๋์ ์ํ๋ง ์ฃผํ์๋ก BEMF ์ ํธ๋ฅผ ์ํ๋งํ๊ธฐ ์ํด ์ฌ์ฉ๋์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ค
์ํ๋ค์ IIR ํํฐ๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ BEMF ์ ํธ๋ฅผ ์ฌ๊ตฌ์ฑํ์์ผ๋ฉฐ, ์ ๋ก-ํฌ๋ก์ฑ ์ด๋ฒคํธ๋ฅผ ์ฐพ๊ธฐ ์ํ ์๊ณ
์ ์์ VBUS/2 ์ ์์ ์ด์ฉํ์๋ค. ๋ํ ํ์ด๋จธ๋ IIR ํํฐ์ ์ํ์ ์ํด ๋ฐ์ํ๋ ์๊ฐ ์ง์ฐ์ผ๋ก
์ธํ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์๊ฐ์ ๊ฒฐ์ ํ๊ธฐ ์ํด์ ์ฌ์ฉ๋์๋ค. ์ ์์์๋ 3๊ฐ์ BEMF ์ ํธ๋ฅผ ํํฐ๋ง ํ์๊ณ ,
ํ ๊ฐ์ ํ์ด๋จธ๋ 6-์คํ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์ด ์ ํํ ์๊ฐ์ ๋ฐ์ํ๋ ์ง๋ฅผ ํ์ธํ๊ธฐ ์ํด ์ฌ์ฉ๋์๋ค.
๋ฐ๋ฉด ๊ณ ์์์๋ ํ ๊ฐ์ BEMF ์ ํธ๋ง์ ํํฐ๋ง ํ์์ผ๋ฉฐ, 3๊ฐ์ ํ์ด๋จธ๊ฐ 6-์คํ ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์ด
์ ํํ ์๊ฐ์ ๋ฐ์ํ๋์ง๋ฅผ ํ์ธํ๊ธฐ ์ํ ์ฉ๋๋ก ์ฌ์ฉ๋์๋ค.
AN901์ PWM OFF ์๊ฐ์ ์ํ๋ง์ ํ์์ผ๋ฉฐ, PWM ์ ํธ์ ๊ทน์ฑ์ด ๋ฐ์ ๋์ด์ ๊ฒฐ๊ณผ์ ์ผ๋ก PWM ON
์๊ฐ์ ์ํ๋งํ ๊ฒ๊ณผ ์ ์ฌํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์ป๊ฒ ๋์๋ค. ์ด ๊ฒฝ์ฐ ์ ํธ๋ค์ ๊ณ ์ ๋ ์ง์ (PWM OFF ์๊ฐ์ ๋
์ง์ ๋ถ๊ทผ)์์ ์ํ๋ง ๋์๋ค. ์ํ๋ง๋ ์ ํธ๋ค์ VBUS/2 ์ ์๊ณผ ๋น๊ตํ์ฌ ์ ๋ก-ํฌ๋ก์ฑ ์ด๋ฒคํธ๋ฅผ
๊ฒฐ์ ํ์๋ค. ์ด๊ฒ์ N-์ํ๋ง ์๋์ฐ๋ฅผ ์ด์ฉํ์์ผ๋ฉฐ, N-์ํ๋ง ์๋์ฐ์ ์๋ ์ํ๋ค์ VBUS/2์
๋น๊ต ์ฐ์ฐ์ด ์ํ๋๋ค. ๋ง์ฝ ์๋ถ๋ถ์ N/2 ๊ฐ์ ์ํ์ด VBUS/2 ๋ณด๋ค ์๊ณ , ๋ท๋ถ๋ถ์ N/2 ๊ฐ์ ์ํ์ด
VBUS/2 ๋ณด๋ค ํฌ๋ฉด, ์ ๋ก-ํฌ๋ก์ฑ ์ด๋ฒคํธ๊ฐ ๋ฐ์ํ ๊ฒ์ผ๋ก ๊ฐ์ฃผํ์๋ค.
๋์งํธ ํํฐ๋ง์ BEMF ์ ํธ์์ ์ ๋ก-ํฌ๋ก์ฑ ์ด๋ฒคํธ๋ฅผ ๋ณด๋ค ์ ํํ๊ฒ ๊ฒ์ถํ ์ ์๋๋ก ํด์ค๋ค.
dsPIC DSC ๋๋ฐ์ด์ค์ ์ํด ์ ๋ก-ํฌ๋ก์ฑ ์ด๋ฒคํธ๊ฐ ๊ฒ์ถ๋๋ฉด, ์ด ๊ฒ์ ๋ชจํฐ ๊ถ์ ์ ์ปค๋ฎคํธ(Commute)
ํ๊ธฐ ์ํด ํ์ํ ์ ๋ณด๋ค์ ์๊ณ ๋ฆฌ์ฆ์ ์ ๊ณตํ๋ค.
ErrorIntegralKErrorSpeedKOutputControllerPIErrorSpeedErrorIntegralErrorIntegralSpeedCurrentSpeedDesiredErrorSpeed
IP โ +โ =+=
โ=
)()(
โ 2009 Microchip Technology Inc. DS01160A-page 27/27
Translated in Korean by Motor Team/ Apr. 28, 2009
AN1160 6-์คํ ๋๋ ์ฌ๋ค๋ฆฌ๊ผด ์ปค๋ฎคํ ์ด์ ์ ์ด์ฉํ์ฌ ๊ตฌ๋๋๋ BLDC ๋ชจํฐ์ ์ผ์๋ฆฌ์ค ์ ์ด์ ํต์ฌ์ BMEF
์ ํธ์์ ์ ๋ก-ํฌ๋ก์ฑ ์ด๋ฒคํธ๋ฅผ ์ ํํ๊ฒ ๊ฒ์ถํ๋ ๊ฒ์ด๋ค. ํ๋์จ์ด ํํฐ๋ ์ธ๋ถ ๋น๊ต๊ธฐ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ๋
๊ฒ๊ณผ ๋ฐ๋๋ก ๋์งํธ ํํฐ๋ง์ ์ฌ์ฉํ๋ ๊ฒ์ ์๋์ ์ผ๋ก ์ ์ ํ๋์จ์ด๋ฅผ ํ์๋ก ํ๋ฏ๋ก ๋น์ฉ์
์ ๊ฐํ๊ณ PCB์ ๋ฉด์ ์ ์ต์ํํ ์ ์๋ ํด๋ฒ์ด ๋๋ค.
REFERENCES โข Valiant, L. (1984), โShort Monotone Formulae for the Majority Functionโ, Journal of
Algorithms 5: 363โ366.
โข โModern Power Electronics and AC Drivesโ, B. Bose, Prentice Hall PTR, ISBN 0130167436
โข โElectric Motors and Drivesโ, A. Hughes, Heinemann Newnes, ISBN 0750617411
โข โBrushless Permanent Magnet and Reluctance Motor Drivesโ, T. Miller, Oxford Clarendon,
ISBN 0198593694
โข K. Iizuka et. al., โMicrocomputer Control for Sensorless Brushless Motorโ, IEEE
Transactions on Industrial Applications, Vol. 21, No.4 1985, pp 595-601
โข AN857, โBrushless DC Motor Control Made Easyโ, Microchip Technology Inc., 2002
โข AN901, โUsing the dsPIC30F for Sensorless BLDC Controlโ, Microchip Technology Inc., 2007
โข AN957, โSensored BLDC Motor Control Using dsPIC30F2010โ, Microchip Technology Inc., 2005
โข AN970, โUsing the PIC18F2431 for Sensorless Motor Controlโ, Microchip Technology Inc.,
2005
โข AN992, โSensorless BLDC Motor Control Using dsPIC30F2010โ, Microchip Technology Inc., 2005
โข AN1017, โSinusoidal Control of PMSM Motors with dsPIC30F DSCโ, Microchip Technology Inc.,
2005
โข AN1078, โSensorless Field Oriented Control of PMSM Motorsโ, Microchip Technology Inc.,
2007