브러시리스 모터 제어 원리

모터 구동 제어는 모터의 회전 또는 정지, 그리고 회전 속도를 제어하는 ​​것입니다. 모터 구동 제어부는 전자 속도 제어기(ESC)라고도 합니다. 전기적 조정은 브러시리스 모터와 브러시 모터 등 사용 모터에 따라 달라집니다.

브러시 모터는 영구 자석이 고정되어 있고, 코일이 회전자 주위에 감겨 있으며, 브러시와 정류자 사이의 불연속 접촉을 통해 자기장의 방향이 바뀌어 회전자가 지속적으로 회전하도록 합니다.

브러시리스 모터이름에서 알 수 있듯이, 이 발전기는 소위 브러시와 정류자가 없습니다. 회전자는 영구 자석이고 코일은 고정되어 있습니다. 외부 전원에 직접 연결됩니다.

사실 브러시리스 모터에는 전자식 조속기가 필요한데, 이는 기본적으로 모터 구동 장치입니다. 전자식 조속기는 고정 코일 내부의 전류 방향을 언제든지 변경하여 코일과 영구 자석 사이의 힘이 서로 반발하도록 하고 연속적인 회전이 가능하도록 합니다.

브러시리스 모터는 전기적 조정 없이 작동할 수 있으며, 모터에 직접 전원을 공급하면 작동하지만 모터 속도를 제어할 수는 없습니다. 브러시리스 모터는 반드시 전기적 조정이 있어야 회전할 수 있습니다. 직류는 브러시리스 전류 조정 장치를 통해 3상 교류로 변환되어야 합니다.

초창기 전기 조정 방식은 현재의 전기 조정 방식과는 다릅니다. 가장 초기의 방식은 브러시식 전기 조정 방식입니다. 따라서 브러시식 전기 조정 방식이란 무엇이며, 현재의 브러시리스 전기 조정 방식과는 어떤 차이가 있는지 궁금하실 수 있습니다.

사실 브러시리스 모터와 일반 모터의 큰 차이점은 모터의 구조에 있습니다. 일반 모터에서 회전하는 부분인 로터는 전체가 자석 블록으로 이루어져 있고, 회전하지 않는 부분인 코일은 스테이터입니다. 중간에 카본 브러시가 없기 때문에 이것이 바로 브러시리스 모터입니다.

브러시 모터는 이름에서 알 수 있듯이 탄소 브러시를 사용합니다. 따라서 우리가 흔히 아이들이 리모컨으로 조작하는 모터 장난감이 바로 브러시 모터입니다.

전기 기계의 두 가지 유형과 브러시 방식과 브러시리스 방식의 명칭에 따라 전기 조절 방식이 구분됩니다. 전문적인 관점에서 브러시 방식은 직류 출력을, 브러시리스 방식은 3상 교류 출력을 제공합니다.

직류는 배터리에 저장된 전기로, 양극과 음극으로 나눌 수 있습니다. 휴대폰 충전기나 컴퓨터에 사용되는 가정용 220V 전원은 교류입니다. 교류는 일정한 주파수를 가지며, 일반적으로 양극과 음극이 서로 교환되는 선입니다. 직류는 양극과 음극을 가지고 있습니다.

이제 교류와 직류가 명확해졌으니, 3상 전기란 무엇일까요? 이론에 따르면, 3상 교류는 동일한 주파수, 동일한 진폭, 그리고 120도의 위상차를 가진 세 개의 교류 전위가 연속적으로 연결된 형태의 전력 전송 방식입니다.

일반적으로 우리 가정용 삼상 전기는 전압, 주파수, 구동각만 다를 뿐 나머지는 모두 동일하며, 오늘날 삼상 전기와 직류 전기는 공통적으로 이해되는 개념입니다.

브러시리스 모터는 직류 입력을 사용하며, 필터 커패시터를 통해 전압을 안정화합니다. 입력된 전류는 두 갈래로 나뉘는데, 한쪽은 BEC(Brush Electron Control)를 통해 전기적으로 제어되고, 다른 한쪽은 MCU(MCU)에 전원을 공급합니다. BEC는 수신기에 전원을 공급하고, MCU는 MCU에 전원을 공급합니다. 수신기로 가는 출력은 전원 코드의 빨간색 선과 검은색 선으로 이루어져 있습니다. 다른 한쪽은 MOS 튜브에 전원을 공급하는 데 사용됩니다. 여기서 전기적으로 제어되는 SCM(Single Channel Manifact)이 시동되면 MOS 튜브가 진동하여 모터에서 물방울 떨어지는 소리가 납니다.

일부 전자식 조정 장치에는 스로틀 보정 기능이 탑재되어 있습니다. 대기 시스템으로 전환하기 전에 스로틀 위치가 높음, 낮음 또는 중간인지 확인합니다. 스로틀 위치가 높으면 전자식 조정 보정 과정으로 들어갑니다.

모든 준비가 완료되면 전기 조정 장치의 단일 칩 마이크로컴퓨터가 PWM 신호선의 신호에 따라 출력 전압과 주파수, 구동 방향 및 입력 각도를 결정하여 모터의 속도와 회전을 구동합니다. 이것이 브러시리스 전기 변조 원리입니다.

구동 모터가 작동할 때, 총 3개의 MOS 튜브 그룹이 전기 변조 방식으로 작동하며, 각 그룹에는 2개의 양극 출력 제어기와 1개의 음극 출력 제어기가 있습니다. 양극 출력과 음극 출력이 모두 작동하거나 작동하지 않을 때, 출력 전압이 높아져 교류 전류가 생성됩니다. 이러한 작동을 위해 3개 그룹의 주파수는 8000Hz입니다. 이러한 방식으로 작동하는 브러시리스 전기 변조 방식은 공장에서 사용하는 모터의 주파수 변환기 또는 조속기와 유사한 원리를 사용합니다.

입력은 직류이며, 일반적으로 리튬 배터리로 전원을 공급받습니다. 출력은 3상 교류로, 모터를 직접 구동할 수 있습니다.

또한, 에어모델용 브러시리스 전자식 조속기는 모터 속도 제어에 사용되는 PWM 신호 입력 라인 3개를 갖추고 있습니다. 에어모델, 특히 4축 에어모델의 경우, 그 특수성 때문에 특별한 장치가 필요합니다.

그렇다면 쿼드바이크에 특별한 전기 튜닝이 필요한 이유는 무엇일까요? 무엇이 그렇게 특별한 걸까요?

쿼드 보트는 노가 네 개이며, 두 개의 노는 비교적 교차되어 있습니다. 패들의 전진 및 후진 회전은 단일 노날의 회전으로 인해 발생하는 회전 문제를 상쇄할 수 있습니다.

각 노의 지름은 작고, 네 개의 노가 회전하면서 원심력이 분산됩니다. 직선형 패들과는 달리, 하나의 관성 원심력만이 발생하여 집중된 원심력을 만들어내고, 이는 자이로스코프 효과를 형성하여 동체가 빠르게 뒤집히는 것을 방지합니다.

따라서 조향 장치 제어 신호의 업데이트 빈도는 매우 낮습니다.

빠른 응답을 위해, 특히 드리프트로 인한 자세 변화에 대응하기 위해서는 고속 전기식 속도 조절이 필요합니다. 기존 PPM 전기 제어 방식의 갱신 속도는 약 50Hz에 불과하여 속도 제어 요구 사항을 충족하지 못합니다. 또한, PPM 전기 제어 MCU에 내장된 PID 제어기는 일반 모형 항공기처럼 부드러운 속도 변화 특성을 제공할 수 있지만, 4축 모터 속도 변화에 빠른 응답이 요구되는 경우에는 적합하지 않습니다.

고속 특수 전기 조정 및 IIC 버스 인터페이스 전송 제어 신호를 통해 초당 수십만 번의 모터 속도 변화를 구현할 수 있으며, 4축 비행 시 자세 모멘트를 안정적으로 유지할 수 있습니다. 외부 충격에도 손상되지 않습니다.

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