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1
????? DC ??? ?? ?? ?? ? ?? ??? ?? ????-????
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??? ??? ?????????? 2003. 01. 25
2
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• BLDC ??? ???
• BLDC ??? ???
• BLDC ??? Torque-speed curve ???
• BLDC ??? ?? ????
• ????-???? ???
• System Implementation
• Experiment
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3
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• ?) HDD? ???? ?? ??? ??? ?? ??? ??? ??.
• BLDC ??? ?? ? ?? ????? ?? ? ?? ??? ???.? ?? ???
  ???? BLDC ??? ??? ?? ? ??.
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• ?? BLDC ??? ?? ??? ????? ??? ???, ??????? ????
  ?? ??, ???? ???? ??.
• ?? ??? ?? ??? ??? ???? ???? ??? ??.
• ?) Chen and Jabbar ? A series-winding start and
  parallel-winding run
• ? ????? ????-???? ???? ? ?? ? ???????.

4
?? ??

• BLDC ??? ??? ??.
• ?? ?? ??? ?? ??? ?? ????-???? ????(Bipolar-starti
  ng and unipolar-running drive algorithm) ??.
• ?? ????? BLDC ??? ??? ? ?? DSP-based Controller
  ??.
• ??? Controller? ??? BLDC ??? ??-?? ??.

5
BLDC ??? ???

• BLDC ??? ????? 3-phase? ?? ?? ??.
• 3-phase BLDC ??? ???.
• 3-phase BLDC motor? Y-winding ? ?? ??.
• ?-winding ? ?? ??? ?? ??? ?? ???.
• Y-winding BLDC ??? ???? ?? ??? ??
• ?? ?? (Bipolar drive)
• ?? ?? (Unipolar drive)

6
??? ?? ??(Bipolar drive)

• ?? ??(Bipolar drive) ???(Neutral point)? ????
  ??.

• ??? 120? ?? ???? ??? ?? ?? ??? ??.
• ??? 60 ? ?? ??? ?? ?? ? ??? ??? ??.

?? ????? ???? ??? ?? ???.
7

• Commutation sequence and Torque curve of bipolar
  drive

• (a) ? ?? ?? ? ??? ??? ?? ?? ??.
• (b) ? ?? ?? ? ???? ??? ?? ? ???? ???? ?? ??.

8
??? ?? ??(Unipolar drive)

• ?? ??(Unipolar drive) ???(Neutral point)? ???.
• H-bridge and T-bridge

-??? ??? ??? ? ???? ??? ??. -??? ???? ???. -???
??? ??? ?? ??.

• ?? ?? ? ???? ???? ???? H-bridge.
• ?? ??? ?? ??? ???? ??? ?? ??? ???? T-bridge? ??.

9

• Inverter for Unipolar drive T-bridge type

• ??? 60? ?? ???? ??? ??? ?? ??? ??.
• ??? ?? ????? ??? ?? ? ??.
• ??? 60 ? ?? ??? ?? ?? ? ??? ??? ??.

10

• Commutation sequence and Torque curve of Unipolar
  drive

• (a) ? ?? ?? ? ??? ??? ?? ?? ??.
• (b) ? ?? ?? ? ???? ??? ?? ? ???? ???? ?? ??.

11
Torque-Speed curve ???

• Torque-speed-current relationship of a BLDC motor

• T- ? ????? ???? ?? ??? ??? ???.
• ??? ???? ?? ??? ????? ??.

12
BLDC ??? ?? ????

• BLDC ?? ?? ? ?? ??? ???? ??.
• Torque nonlinearity of BLDC motor.
• ??? ?? ??? ?? ??? ??? ????.
• Armature Reaction and Saturation
• The magnetic effect of stator current
• ???? ?? ?? ??? ?? ?? ??.
• Torque nonlinearity? ?? ??.
• Magnet Heating
• ???? ?? ??? ??.
• ???? ?? ?? ??? ?? ???? ??.

13
????-???? ???

• ?? ?? vs. ?? ??

14

• Torque nonlinearity ??.
• ?? ?? ? ??? ??? ?? ? ??? ?? ??.
• ?? ??? ??? ??
• ?? ???? ?? ?? ? ? ?? ?? ??.
• ?? ???? ?? ?? ? ?? ?? ??? ? ?.
• ?? ???? ?? ?? ? ?? ??? ??.
• ????-???? ???(Bipolar-starting and
  Unipolar-running drive method)
• ?? ??? ?? ?? ??.
• ?? ??? ?? ?? ??.
• ?? ??? ???? ???? BLDC ??? ????? ??.

15

• Inverter circuit for bipolar-starting and
  unipolar running drive

• ?? ??, ?? ??, ????-????? ??.
• ?? ?? ? ?? ?? 1. ??? 30 ? ?? ???? ?? ?
  ??. 2. Switch 1 (Open?Ground) Switch 2
  (Ground?-12V)

16
System Implementation

• Developed DSP-based BLDC motor controller

• DSP ? ??? ???? ?? ?? ?? ??.
  Inverter Circuit ? ??? ???? ??.
• Controller ? ?? ??, ?? ??, ?? ???? ?? ????? ??.
  

17
Experiment

• Experimental setup to measure torque-speed-current
  characteristics.

- ??? ?? Spec. 8pole 12slot ?? ??
12V ?? ?? 5400rpm
-Torque Meter ??. Load torque
0.5mNm -Current Probe ??.
18
Experiment-1
-Bipolar drive generates a large staring
torque. -Unipolar drive run the motor to twice
the speed of a bipolar drive. -Nonlinear
torque-speed relation.

• Unipolar drive requires large input current to
  produce the same torque output.

19
Experiment-2
20
Experiment-3
-? ?? ??. -?? ??. start up the motor with
1.6A 8300rpm with 0.2A -?? ??. start up
the motor with 2.7A 16300rpm with
0.6A -????-????. switched at 4000prm
start up the motor with 1.6A 16300rpm with
0.6A ??? ???? ???? ??.
21
Experiment-4
-?? ?? 4000rpm. -????-????, ?? ?? ?? ?? ?? ??
16300rpm. -????-????? ?? ??? ?? ???
??. -10000rpm ?? ?? ? A 13 12000rpm ?? ?? ?
B 11 14000rpm ?? ?? ? C 9
22
? ?

• ?? ?? ? ?? ?? ?? ?? ??? 2? ???? ??.
• ?? ?? ? ?? ?? ?? ?? ??? ???? ??.
• ????-???? ???? ?? ??? ???? ????BLDC ??? ?????
  ???.
• ?? ??? ?? ??? ????? ?? ??? ??? ???? ??? ??? ??
  ??? ??? ? ??? ??.

23
?? ??

• ?? ?? ? ?? ??? ??? ??.
• ?? ?? ? ??? ?? ?? ? 12V
• ?? ?? ? ??? ?? ?? ? 12V, -12V
• ?? ?? ? ??? ?? ??? ??? ??? ?? ??? ??? ??? ?? ???
  ??? ???? ?? ??.
• ?? ?? 1 OP-Amp? Inverting Amplifier ?? ??.??
  ?? 2 Motor Driver? ??? ??? ??.

24

• ?? ?? ?? ?? (1)
• ?? ?? ? ??? ??? ?? ??(-12V) ?? ??? ??????
  ??(12V)? 12V? ???? ??.
• OP-Amp? Inverting Amplifier ?? ??.
• ??? Driver circuit? DSP code? ??.

25

• ?? ?? ?? ?? (2)
• ?? ??? ?? ?? ?? ?? ???? ?? 12V.
• ?? ?? ? ??? ?? ???? 12V? ???? ???? ??, ?? ?? ??
  12V? ??.

?? ?? SW1 ? OPEN ?? ?? SW1 ? GND, 12V ??
???? Driver -?? ???? ?? ???? ?? ??? ?? ???
??. -?? ??? ?? ?? ? ?? ?? ???? ?? ??? ??.
??? ??? Driver -?? ?? ??? ?? ?? ??? ??.
-?? ?? ??? ?? ?? ?? ?? ??? ??.
26
?? ?? ??

• BLDC ??? 3-phase ??.

• phase A, B, C ??? winding ?? Torque? ?? ?? ???
  ??.
• ? ??? ??? ?? ?? ?? ?? ?? ??? ?? ???? ??? ??.
• 8pole-12slot motor, 12pole-9slot motor? ?? ?? ???
  ??? ?? ?? ??? ??? ?? ??? ?? pole? ???? ?? ?? ??
  ??? ??? ??.
• 3-phase ??? torque? ?? ?? pole-slot? ??? ??. ?
  ?? ??? ?? ??.

27

• BLDC ??? torque-ripple ??.

• ?? Torque curve ? flat ???? ripple? ????.

• ??? ??? ?? Torque curve? sine wave? ??? ??? ??.
• Torque AB ? ???? ???? ?? C-? ??? ??.
• Torque AC ? ???? ???? ?? B-? ??? ??.
• Torque ripple? ?? ???.