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ARM Cortex-M4 마이크로컨트롤러를 사용한 유도전동기의 저가형 벡터제어 인버터 설계
김동기(Kim, Dong-Ki),윤덕용(Yoon, Duck-Yong) 한국산학기술학회 2013 한국산학기술학회논문지 Vol.14 No.2
본 논문은 ARM Cortex-M4 마이크로컨트롤러를 사용하여 3상 유도전동기용의 저가형 벡터제어 인버터를 설 계하는 방법을 제안한다. 이 MCU는 냉장고, 에어컨, 세탁기와 같은 가전제품을 제어하기 위하여 기존의 값비싼 DSP 소자를 대신할 수 있다. 본 논문에서는 전동기 제어에 필요한 Cortex-M4의 주요 기능들을 정리하고, 이를 사용하여 벡터제어 인버터를 설계하는 방법을 기술한다. 실험용 벡터제어 인버터를 설계 제작하여 200[W]의 3상 유도전동기에 적용하였고, 이를 사용한 실험 결과는 기존의 TMS320F28335 DSP와 유사한 수준의 제어 성능을 보였다. This paper proposes the design method of low-cost vector control system for induction motor using the ARM Cortex-M4 microcontroller. This MCU can be used instead of expensive DSP to control the home appliances such as refrigerator, air conditioner, washing machine and so on. This paper explains the major features of Cortex-M4 for motor control and how to realize a vector-controlled inverter using it. The developed system is applied to 3-phase induction motor of 200[W] and experimental results show good performance similar to the system using TMS320F28335 DSP.
유도전동기용 벡터제어 인버터에서 전류측정 오차의 실시간 보상 방법
김지훈(Kim, Ji-Hoon),윤덕용(Yoon, Duck-Yong) 한국산학기술학회 2014 한국산학기술학회논문지 Vol.15 No.3
본 논문에서는 유도전동기 벡터제어 인버터에서 상전류를 검출할 때 발생하는 측정 오차를 실시간으로 보상 하는 방법을 제안한다. 전류측정에 오프셋 오차와 변환이득 오차가 포함될 경우의 3상 유도전동기 토크 방정식을 유 도하여 이러한 측정 오차들이 전동기의 토크 리플을 유발하는 것을 보였으며, 이러한 토크 리플을 제거할 수 있는 방 법을 제시하였다. 특히, 본 논문에서는 전동기의 운전 상태에서 실시간으로 변환이득 오차에 의한 토크 리플을 제거 하는 방법을 제안하였다. 이를 200[W]급 3상 유도전동기의 벡터제어 인버터에 적용하여 컴퓨터 시뮬레이션 및 실험 을 수행함으로써 제안된 방법의 유효성을 검증하였으며, 그 결과 전류측정에서 변환이득 오차가 있더라도 전동기의 토크가 상당히 제거되는 것을 확인하였다. This paper proposes a novel method to compensate for the measurement errors in detecting phase currents for vector-controlled inverter in real-time. The output torque equations for 3-phase induction motor are derived in terms of offset error and transducing gain error in current measurement circuits, and the equations shows that motor output torque has many ripples due to current measurement errors. Especially, if the proposed method is applied to vector-controlled inverter, the torque ripple by transducing gain error can be reduced in real-time at running state of motor. To verify the proposed method, it was applied to vector-controlled inverter for 3-phase induction motor of 200[W] and computer simulation and experimentation were carried out.
A Multipurpose Design Framework for Hardware-Software Cosimulation of System-on-Chip
주영표,윤덕용,김성찬,하순회,Joo, Young-Pyo,Yun, Duk-Young,Kim, Sung-Chan,Ha, Soon-Hoi Korean Institute of Information Scientists and Eng 2008 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.35 No.9
SoC(System-on-Chip)를 설계함에 있어서 칩의 복잡도 증가로 인하여, RTL(Register Transfer Level)에 기반한 기존의 시스템 성능 분석 및 검증 기법만으로는 점차 짧아지는 '시장 적기 출하(time-to-market)' 요구에 효율적으로 대응할 수 없게 되었다. 이를 극복하기 위하여 설계 포기 단계부터 지속적으로 시스템을 검증하기 위한 새로운 설계 방법이 요구되었으며, TLM(Transaction Level Modeling) 추상화 수준을 가진 하드웨어-소프트웨어(HW-SW) 통합 시뮬레이션이 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 널리 연구되고 있다. 그러나 대부분의 HW-SW 통합 시뮬레이터들은 다양한 추상화 수준 중 일부만을 지원하고 있으며, 서로 다른 추상화 수준을 지원하는 툴들 간의 연계도 쉽지 않다. 이를 극복하기 위하여 본 논문에서는 HW-SW 통합 시뮬레이션을 위한 다목적 선계 프레임워크를 제안한다. 제안하는 프레임워크는 소프트웨어 응용의 설계를 포함하는 체계적인 SoC 설계 플로우를 제공하며, 각 설계 단계에서 다양한 기법들을 유연하게 적용할 수 있는 동시에, 다양한 HW-SW 통합 시뮬레이터들을 지원한다. 또한 플랫폼을 추상화 수준과 모델링 언어에 독립적으로 설계할 수 있어, 다양한 수준의 시뮬레이션 모델 생성이 가능하다. 본 논문에서는 실험을 통하여, 제안하는 프레임워크가 ARM9 기반의 강용 SoC 플랫폼을 정확하게 모델링 할 수 있는 동시에, MJPEG 예제의 성능을 44%까지 향상시키는 성능 최적화를 수행할 수 있음을 검증하였다. As the complexity of SoC (System-on-Chip) design increases dramatically. traditional system performance analysis and verification methods based on RTL (Register Transfer Level) are no more valid for increasing time-to-market pressure. Therefore a new design methodology is desperately required for system verification in early design stages. and hardware software (HW-SW) cosimulation at TLM (Transaction Level Modeling) level has been researched widely for solving this problem. However, most of HW-SW cosimulators support few restricted ion levels only, which makes it difficult to integrate HW-SW cosimulators with different ion levels. To overcome this difficulty, this paper proposes a multipurpose framework for HW SW cosimulation to provide systematic SoC design flow starting from software application design. It supports various design techniques flexibly for each design step, and various HW-SW cosimulators. Since a platform design is possible independently of ion levels and description languages, it allows us to generate simulation models with various ion levels. We verified the proposed framework to model a commercial SoC platform based on an ARM9 processor. It was also proved that this framework could be used for the performance optimization of an MJPEG example up to 44% successfully.
레그 션트저항을 이용한 2상 유도전동기의 상전류 복원 방법
김동기(Dong-Ki Kim),윤덕용(Duck-Yong Yoon) 대한전기학회 2015 전기학회논문지 Vol.64 No.8
This paper proposes an economical method that the phase currents can be measured and reconstructed by means of the leg-shunt resistors in the 3-leg 2-phase vector-controlled inverter for 2-phase induction motor. In general, the phase currents of 2-phase induction motor have been measured using two Hall current sensors. However, because Hall current sensors are expensive, economically disadvantageous to apply in low power applications. The proposed method is verified by computer simulations and experiments to show the good performance of the vector control.
자동차 연료 펌프용 BLDC 모터의 전자기적인 소음 저감에 관한 연구
김동기(Dong-Ki Kim),이승우(Seung-Woo Lee),윤덕용(Duck-Yong Yoon) 대한전기학회 2019 전기학회논문지 Vol.68 No.2
This paper proposes a driving method in order to reduce the electromagnetic noise of blushless DC motor for fuel pump of vehicles. In recent years, these motors have been widely employed in the electric fuel pumps because of its high-efficiency, high-reliability, compact size, light weight, and simple control method. However, despite the various advantages, brushless DC motors have realistic problems. These problems are acoustic noise and vibration, which are caused by torque ripple and sudden current fluctuation in the stator windings due to the mechanical structures and control methods. If the mechanical structures are redesigned or the control methods are improved, both cogging torque and torque ripple due to commutation can be reduced. Nevertheless, if quasi-square-wave currents are supplied to these motors by conventional methods, the stator windings may generate the electromagnetic noise and vibration within the audio frequency bands. In this paper, a sinusoidal-wave driving method is proposed to suppress the fluctuating currents. The reduction effects on noise and vibration are verified through computer simulations and experiments.