미드레인지 모터 애플리케이션을 위한 InstaSPIN™-FOC 센서리스 모터 제어 기술

376

2016년 03월 02일

TI는 경제적인 실시간 제어 C2000™ Piccolo™ F2802x 마이크로컨트롤러(MCU) 시리즈로 혁신적인 InstaSPIN-FOC™ 센서리스 모터 제어 기술을 제공한다. 과거에 일부 전문 모터 개발자들만이 이용할 수 있었던 고효율의 3페이즈 모터 제어 기술을 이제는 더욱 다양한 분야의 개발자들이 활용할 수 있게 되었다.

TI(대표이사 켄트 전)는 경제적인 실시간 제어 C2000 Piccolo F2802x 마이크로컨트롤러(MCU) 시리즈로 혁신적인 InstaSPIN-FOC 센서리스 모터 제어 기술을 제공한다고 밝혔다.

과거에 일부 전문 모터 개발자들만이 이용할 수 있었던 고효율의 3페이즈 모터 제어 기술을 이제는 더욱 다양한 분야의 개발자들이 활용할 수 있게 되었다. 이로써 보다 작아진 패키지 크기가 가능하고 비용은 훨씬 더 절감할 수 있게 되었다.

엔지니어들은 C2000 Piccolo F2802x MCU의 ROM(read-only-memory)에 내장되는 TI InstaSPIN-FOC(field-oriented control) 기술을 통해 비용에 민감한 BLDC(Brushless DC), PMSM(permanent magnet), AC 인덕션 모터 기반 애플리케이션의 효율성을 향상시키는 동시에 모터 컨트롤 개발을 가속화할 수 있다.

InstaSPIN-FOC를 통합한 TI의 저가형 Piccolo F2802x MCU는 3 페이즈의 동기식 또는 비동기식 구분없이 모든 유형의 모터를 단 몇 분 이내에 식별, 튜닝, 제어할 수 있어 세탁기, 컴프레서, 펌프, 팬, 전기 자전거, 공구, 러닝머신, 컴팩트 드라이브, 재봉틀 및 방직 장비, 지게차, 하비 모터 등과 같은 다양한 유형의 애플리케이션에 적합하다.

TI가 지난 2013년 2월, InstaSPIN-FOC 기술을 발표하기 전까지는 대다수의 개발자들이 센서리스 FOC 기술을 쉽게 이용할 수 없었다. 이는 기존 센서리스 알고리즘이 실제 애플리케이션 조건만큼 견고하지 않고, 복잡한 제어 시스템으로 구현하기가 까다로워 수 개월의 개발 시간이 소요되었기 때문이다.

InstaSPIN-FOC 기술은 보다 많은 설계자들이 이용할 수 있도록 시스템의 복잡성을 줄이고 경제적인 비용으로 모터의 효율성, 신뢰성, 성능을 향상시킬 수 있도록 하였다. 이로써 이전의 한계점들을 해결할 수 있게 되었으며, 비용도 더욱 낮출 수 있게 되었다.

InstaSPIN-FOC™ 기술을 통합한 Piccolo F2802x MCU의 주요 기능 및 장점

● 편리한 사용: 48핀 패키지, 32KB 또는 64KB 플래시, 대량 애플리케이션을 위한 약 2달러의 가격으로 보다 많은 모터 설계자들이 이용 가능

● 설계 시간 단축: 거의 완벽하게 자동화된 모터 파라미터 식별, 소프트웨어 옵저버 튜닝, 토크 제어 튜닝으로 설계 시간을 수 개월까지 단축

● 사전 평가 가능: 무료 인터액티브 InstaSPIN-FOC 온라인 시뮬레이션 툴로 구입전에 사전 평가가 가능하며, 설계자들은 다양한 모터 유형으로 속도 및 부하 프로파일을 최적화하고 수분 이내에 시뮬레이션 결과를 얻음으로써 TI InstaSPIN-FOC 기능을 편리하게 평가할 수 있음

● 인코더에 근접한 추정기 성능: 임베디드 온칩 FAST™ 옵저버 알고리즘으로 인코더에 근접한 성능을 제공하므로 전류 및 전압 분석만으로 다양한 사용 조건에 걸쳐서 로터 플럭스, 각도, 속도, 토크를 신뢰할 수 있게 예측. 정확한 센서리스 예측으로 거의 모든 토크 및 속도 애플리케이션에 물리적 센서가 필요 없음

● 모든 3 페이즈 모터 지원: 동일한 솔루션으로 동기식(BLDC, SPM, IPM) 및 비동기식(ACI)의 모든 유형의 3 페이즈 모터 구현

● 식별 및 튜닝: 오프라인 모터 커미셔닝을 이용해서 모터에 필요한 파라미터를 식별하고, FAST 알고리즘을 튜닝하고, 전류 컨트롤러를 초기화해서 안정적인 동작을 달성. 선택적인 온라인 저항 재예측 모드는 변화를 추적함으로써 아주 까다로운 저속 부하로 견고한 옵저버 성능 달성

● 스타트업 문제 해결: 내장된 스타트업 모드와 한 전기 사이클 미만에 이루어지는 옵저버 각도 동기화를 통해서 다른 센서리스 기법에서와 같은 스타트업 문제 제거

● 저속 성능: 풀 토크, 제로 속도 안정성, 제로 속도 반전 및 매끄러운 스톨 복구로 1Hz(정격) 미만의 안정 상태에서 각도 무결성을 유지하는 저속 성능 제공

● 유연한 시스템 아키텍처 달성: 단일 함수 호출 FOC 토크 컨트롤러를 구현하거나 FAST를 소프트웨어 모터 센서로 이용해서 완벽하게 맞춤화된 제어 시스템을 구현할 수 있는 시스템 아키텍처 유연성 제공

● 가장 효율적인 모터 크기 달성: 내장된 필드 제어(field-control)를 이용해서 약자속(field-weakening)(고속)과 수동 강자속(field-boosting)(높은 토크) 애플리케이션이 가능하여 가장 효율적인 모터 크기 달성

● 대량 에너지 절약: PowerWarp™ 모드를 통해 필요한 토크만을 발생시키도록 자화 전류를 적응식으로 최소화함으로써 경부하 동작 시에 낭비되는 에너지를 절약할 수 있어, 인덕션 모터로 대대적인 에너지 절약이 가능

● 쉬운 개발 및 빠른 평가: MotorWare™를 통해 새로운 모터 컨트롤 라이브러리(모듈, 드라이버, 시스템 예제, 자료)를 제공하므로 편리한 개발과 빠른 평가 가능.

MotorWare는 최근의 C 객체 지향 및 API 기반 코딩 기법들을 제공하고 10여 가지 이상의 랩 기반 프로젝트를 제공하므로 모터 ID, 모터 파라미터 저장, 토크 제어, 속도 컨트롤러 튜닝, 런타임 저항 모니터링, 약자속(고속), 변조 기법, PowerWarp 등의 InstaSPIN-FOC 기능들을 체험할 수 있음

TI의 다양한 MCU 및 소프트웨어 포트폴리오
초저전력, 실시간 제어, 세이프티 및 커넥티비티 MCU 시장의 선두주자인 TI는 20년 이상 업계에서 초저전력 MSP430 MCU에서부터 실시간 제어 C2000 MCU, Tiva ARM MCU, Hercules ARM MCU에 이르기까지 가장 폭넓은 마이크로컨트롤러 포트폴리오를 제공하며 혁신을 거듭해 왔다.

TI는 툴, 소프트웨어, 무선 커넥티비티 솔루션 및 포괄적인 협력업체 제품 및 기술 지원을 통해 설계자가 시장 출시 시기를 앞당길 수 있도록 도와준다.

TI의 모터 구동
TI는 모터 드라이버 및 컨트롤 분야의 풍부한 역사, 방대한 포트폴리오의 아날로그 및 마이크로컨트롤러 제품과 포괄적인 툴 제품, 소프트웨어 및 지원을 결합하여, 효율적이고 신뢰할 수 있는 비용 효과적인 모터 솔루션을 제공하고 있다.

텍사스인스트루먼트 www.ti.com

아이씨엔 매거진 2013년 09월호