DC 모터의 원리

브러시리스 DC 모터의 제어 원리는 다음과 같습니다. 모터를 회전시키려면 제어 장치가 먼저 홀- 센서를 기반으로 모터 회전자의 위치를 ​​결정해야 합니다. 그런 다음 고정자 권선에 따라 인버터의 전력 트랜지스터가 켜지거나 꺼지는 순서를 결정합니다. 인버터의 AH, BH 및 CH 트랜지스터(상부 암 전력 트랜지스터라고 함)와 AL, BL 및 CL 트랜지스터(하부 암 전력 트랜지스터라고 함)는 모터 코일을 통해 순차적으로 전류를 흐르게 하여 시계 방향(또는 반시계 방향) 회전 자기장을 생성합니다. 이 자기장은 회전자의 자석과 상호 작용하여 모터가 시계 방향/시계 반대 방향-으로 회전하게 합니다. 모터 회전자가 홀- 센서가 다른 신호 세트를 감지하는 위치로 회전하면 제어 장치는 다음 전력 트랜지스터 세트를 켭니다. 이 사이클은 제어 장치가 모터 회전자를 정지하기로 결정할 때까지 모터가 동일한 방향으로 회전할 수 있도록 계속되며, 이 시점에서 전력 트랜지스터가 꺼집니다(또는 하단 암 전력 트랜지스터만 켜짐). 회전자 방향을 바꾸려면 전력 트랜지스터가 역순으로 켜집니다.

파워 트랜지스터의 기본 스위칭 패턴은 AH, BL → AH, CL → BH, CL → BH, AL → CH, AL → CH, BL로 설명할 수 있습니다. 단, AH, AL, BH, BL, CH, CL로 전환하는 것은 절대 금지되어 있습니다. 또한 전자 부품에는 항상 스위칭 응답 시간이 있기 때문에 전력 트랜지스터의 스위칭 시간은 이 응답 시간을 고려해야 합니다. 그렇지 않으면, 하부 암(또는 상부 암)이 열리기 전에 상부 암(또는 하부 암)이 완전히 닫히지 않으면 단락이 발생하여 파워 트랜지스터가 소손됩니다.

모터가 회전하기 시작하면 제어 장치는 명령(운전자가 설정한 속도와 가속/감속률로 구성됨)을 홀- 센서 신호의 변경 속도와 비교(또는 소프트웨어를 통해 계산)하여 어떤 스위치 그룹(AH, BL, AH, CL, BH, CL 또는 ...)을 켜야 하는지, 얼마나 오랫동안 켜야 하는지 결정합니다. 속도가 충분하지 않으면 켜짐-시간이 길어집니다. 속도가 과도하면 켜짐-시간이 짧아집니다. 이 작업 부분은 PWM에 의해 처리됩니다. PWM(Pulse Width Modulation)은 모터의 속도를 결정하며, 이러한 PWM을 생성하는 것은 정밀한 속도 제어를 달성하는 데 중요합니다.

고속-제어에서는 시스템의 클럭 해상도가 소프트웨어 명령의 처리 시간을 처리하기에 충분한지 여부를 고려해야 합니다. 또한 홀-센서 신호 변경 사항에 액세스하는 방식도 프로세서 성능, 정확도 및 실시간 성능에 영향을 미칩니다. 저속-제어, 특히 저속-시작의 경우 홀-센서 신호가 더 느리게 변경됩니다. 따라서 신호 획득 방법, 처리 타이밍, 모터 특성에 따른 제어 매개변수의 적절한 구성이 중요합니다. 또는 인코더 변경 사항을 기준으로 사용하도록 속도 피드백을 수정하여 더 나은 제어를 위해 신호 분해능을 높일 수 있습니다. 부드러운 모터 작동과 좋은 응답 역시 PID 제어의 적절성에 달려 있습니다. 앞서 언급했듯이 브러시리스 DC 모터는 폐쇄-루프 제어를 사용합니다. 따라서 피드백 신호는 모터 속도가 목표 속도에서 얼마나 떨어져 있는지 제어 장치에 알려줍니다.-이것이 오류입니다. 오류를 알기 위해서는 보상이 필요하며 이는 PID 제어와 같은 전통적인 엔지니어링 제어 방법을 통해 달성할 수 있습니다. 그러나 통제되는 상태와 환경은 실제로 복잡하고 변경 가능합니다. 강력하고 내구성 있는 제어가 필요한 경우 고려해야 할 요소는 아마도 전통적인 엔지니어링 제어의 완전한 제어 범위를 넘어서는 것입니다. 따라서 퍼지 제어, 전문가 시스템 및 신경망도 지능형 PID 제어의 중요한 이론에 통합될 것입니다.