Z 소스 인버터로 DC 모터 구동 원리에 대해 이야기합니다.
Z- 소스 인버터 (ZSI)는 벅 및 부스트 기능을 단일 단계에서 수행하는 DC-AC 컨버터입니다. ZSI의 유일한 장점은 동일한 브리지의 두 스위치를 같은 순간에 켤 수있는 통과 상태입니다. 데드 타임이 필요하지 않으며, 출력 왜곡이 크게 감소하고, LC 필터를 사용하지 않고도 더 높은 출력을 제공 할 수 있습니다. ZSI는 기존 시스템의 개념적 및 이론적 한계를 극복하고 DC / DC 부스트 컨버터 또는 스텝 업 트랜스포머를 사용하지 않고 DC 입력 전압을 높일 수 있습니다. 본 논문에서는 BLDC 모터 구동 시스템의 성능 향상을 목표로 센서리스 BLDC 모터에 스마트 랜덤 펄스 폭 변조 (RPWM) 기술을 적용한 ZSI 드라이버를 제안한다.
ZSI는 기존 시스템의 개념적, 이론적 장벽과 한계를 극복하고 DC-DC 부스트 컨버터 또는 스텝 업 변압기없이 DC 입력 전압을 높일 수 있습니다.
영구 자석 브러시리스 DC (BLDC) 모터는 높은 효율, 더 큰 출력 대 중량비 및 낮은 유지 관리 비용으로 인해 다양한 용도로 사용됩니다. 사다리꼴 기전력 (EMF) BLDC 모터는 구동 드라이브를 주문하기 위해 회 전자 위치 정보가 필요합니다. 이 위치 정보는 일반적으로 모터의 비 구동 단에 배치 된 3 개의 홀 효과 센서에 의해 생성됩니다. 그러나 이러한 온도에 민감한 센서는 모터 비용을 증가시킬뿐만 아니라 마운트 할 때 특수한 기계 설정이 필요합니다.
이 백서는 BLDC 모터 드라이브 시스템의 성능을 향상시키는 방법을 모색하는 것을 목표로합니다. 이를 위해 무 센서 BLDC 모터를 구동하기 위해 영리한 RPWM (random pulse width modulation) 기술을 사용하는 ZSI 드라이브 방식이 제안되었습니다. 제안 된 시스템은 위치 추정을 위해 역기전력 (BEMF) 센싱을 사용하며, ZSI 드라이브는 더 넓은 범위의 부스트 전압을 제공 할 수있다. ZSI-BLDC 모터 드라이브의 경우, 본 논문에서는 4 개의 초기 캐리어로 두 가지 방법으로 무작위성을 달성 할 수있는 이중 임의 단순 부스트 펄스 폭 변조 (DTRSBPWM) 기술을 제안한다.
두 개의 반송파는 정상 및 역 고정 된 주파수의 삼각파이며, 세 번째 및 네 번째 반송파는 혼돈 주파수 발생기와 인버터로 얻은 주파수 변환 된 삼각파입니다. DTRSBPWM 고조파 배전 방법은 SBPWM (단순 부스트 PWM) 방식보다 성능이 우수합니다. 드라이브 시스템에 대한 시뮬레이션 연구는 MATLAB 소프트웨어에서 수행되었으며 SPARTAN-6 FPGA (Field Programmable Gate Array) (XC6SLX45) 장치를 사용하여 검증되었습니다. 이 기사에서는 출력 라인 전압, DC 버스 사용 및 고조파 확장 계수 (HSF)의 총 고조파 왜곡 (THD)에 대해 중점적으로 다룹니다.
ZSI 작동 원리
Z- 소스 인버터는 벅 및 부스트 기능을 단일 스테이지로 수행 할 수있는 DC-AC 컨버터입니다. ZSI는 기존 시스템의 개념적, 이론적 장벽과 한계를 극복하고 DC-DC 부스트 컨버터 또는 스텝 업 변압기없이 DC 입력 전압을 높일 수 있습니다. ZSI의 작동 원리는 네 가지 모드로 나눌 수 있습니다. 첫 번째 모드는 인버터 브리지가 DC 링크의 전류 소스로 작동하는 일반적인 활성 상태 모드입니다. 두 번째 모드는 인버터 브리지가 두 개의 일반적인 제로 벡터 중 하나에서 작동하여 인버터의 상위 및 하위 장치를 통과하는 통과 상태 모드입니다. 세 번째 모드는 인덕터 전류가 라인 전류의 고조파를 감소시키는 비 통과 모드이다. 네 번째 모드는 전통적인 제로 상태입니다. 즉 인버터 브리지는 제로 상태 중 하나에서 작동합니다.
간단한 부스트 PWM
ZSI가 사용하는 가장 일반적인 스위칭 방법은 간단한 부스트 PWM입니다. 이것은 쉬운 방법이며, 통과 상태를 제어하는 단지 2 개의 직선이다. 삼각파가 상부 포락선 (VP)보다 높거나 하부 포락선 (VN)보다 낮을 때, 회로는 통과 상태에서 동작한다. 다른 경우에는 전통적인 캐리어 PWM처럼 작동합니다. 간단한 부스트 PWM 동안 전체 장치에 의해 생성되는 전압 스트레스가 높습니다.
ZSI 급 BLDC 모터의 센서리스 제어
ZSI의 센서리스 제어는 그림 1에 나와 있습니다. BLDC 모터는 역기전력의 영점 교차 모멘트 (단자 전압으로부터)와 올바른 정류 순간을 추정하고이를 ZSI 회로에 공급함으로써 센서리스 제어됩니다. 모터의 속도 제어는 비례 적분 제어기 (PIC)에 의해 감지되고 제어 동작의 기준 속도와 비교됩니다.
