일반기술

INFORM 방식 - 무 센서 드라이브

이 신기술은 영구 자석에 의해 여자 되는(excited), 정류기 급전 방식 동기기(synchronous machine)의 회전각을 센서 없이 검출하기 위한 방식이다. 이 친숙한 INFORM 방식에서는 각 응답(angular response)으로부터 로터 위치(rotor position)를 계산해내는 컴퓨터로 시그널링 되는 정류기에 의해 생성된 과도 전류를 이용한다. 이와 같은 동적 속도 제어 방식은 기계적인 속도 센서나 위치 인코더 없이, 모든 부하와, 정지 상태를 포함한 모든 속도에서 유효하다.TMS 320F240와 같은 마이크로 컨트롤러 하드웨어를 갖추고 있는, 이 새로운 고정 포인트(fixed-point) DSP는 대량 생산을 위한 저 비용 AC 드라이브 솔루션을 실현할 수 있는 기회를 제공합니다. 자동차 산업과 같은 전동(electrical drive) 애플리케이션 분야에서 사용되는 DC 모터에 비해 영구 자석(PM) 동기기(synchronous machine)의 사용이 점차 증가함에 따라 얻게 된 이점들로서, 커뮤테이터(commutator)가 필요 없는 단순한 구성이 가능해졌고, 효율성과 과부하 보호 기능이 제공되며, 기하학적 크기가 소형화 되었다. 그러나, 일반적으로 PM 방식의 드라이브는 로터(rotor) 지향의 제어를 위해 기계적 센서(유속계, 위치 인코더)들을 필요로 하는데, 이들 센서는 견고성을 저해하고 드라이브의 비용을 대폭 증가시킨다. 본 문서는 새로운 저 비용 PM 드라이브의 무 센서 제어를 위한, 실시간 인덕턴스(inductance) 측정을 바탕으로 하는 INFORM 방식을 소개하는 것을 그 목적으로 한다. 일반적으로 PM 기기들은 로터 위치 검출기(rotor position detector)를 필요로 하는데, 이는 고가의 failure-critcal 장치이므로, 혁신적인 무 센서 제어 방식에 의한 센서의 제거를 위해 지난 수년 동안 많은 연구가 이루어져 왔다. EMF(전자기장)의 측정을 바탕으로 한 많은 자속 검출(flux-detecting) 방식들이 개발되었으며, 개선된 알고리즘을 사용하여 EMF 기반 모델들의 운용 범위가 저속의 범위로까지 확대되었다. 그러나, EMF 측정 방식은 EMF가 사라진 후의 자속 정지(flux standstill) 범위에서는 효과가 없다. 속도 제로(zero-speed) 영역에서도 뛰어난 특성을 보장 받기 위해 저 비용 시스템을 위한 "INFORM" 방식(“온라인 리액턴스 측정을 통한 간접식 자속 검출)이 제안되고 있는데, 이 방식은 "EC-" 및 “무브러시 DC 모터”를 포함한 영구 자석 동기 모터(PM)의 무 센서 제어를 위한 실시간 인덕턴스 측정을 바탕으로 한다. 한편, 고속의 영역에서는 INFORM 방식 대신 EMF 측정 방식을 이용할 수 있다. 다음은 INFORM 방식의 기본적인 개념이다. 혁신적인 사항:이 방식은 모든 부하와, 정지 상태를 포함한 모든 속도에서 유효하다. 응용 가능 분야:1. 다음과 같은 요구 조건들을 만족시키는 속도 제어(speed-controlled) 모터:- 뛰어난 동적 응답(dynamic response)- 최저의 속도까지 제어 가능 - 정지 상태에서도 토크(torque) 생성 - 관성 모멘트(moment of inertia) 감소, 낮은 수준의 공간 요구, 고장이 거의 없는 컴포넌트 - 변환기(transducer) 회로가 필요 없음 2. 고도의 동기성을 지닌 모터 (적분형 정밀 속도 제어)3. 크레인 모터(Crane motor)4. 견인 모터(Traction motor)- 프로세스 엔지니어링(process engineering) 모터 - 동기식(synchronized) 모터 (컨베이어 벨트, 병렬로 연결된 프로세스 등) - 한정된 포지셔닝 정밀도를 지닌 포지셔닝 모터(positioning motor) 주요 장점:1. 기계적 속도 센서나 포지션 인코더 없이도, 가장 낮은 속도나 정지 상태에서까지 동적으로 속도를 제어한다. 2. (요구되는 신호 측정을 위해) 신호 생성기의 역할을 하는 가변 주파수(variable-frequency) 이중 인버터.3. 모든 부하 및 속도에서, 뛰어난 로터 인식.