추가 적립 안내

『BLDC 모터 제어 기술』은 각광받고 있는 BLDC 모터의 제어 기술을 취급한다. 전통적인 직류전동기와의 차이점을 이해하고, 이를 제어하는 시스템의 하드웨어를 설계하며 제어 프로그램을 작성하는 기술을 직접 독자들이 따라하면서 단계적으로 익힐 수 있도록 설명하는 책이다.

제1장 전동기란 무엇인가

1.1 전동기의 정의 및 분류 11
1. 전동기의 정의 11
[휴게실] 전류의 3대 작용 14
2. 전동기의 분류 15
3. 전동기에 관한 기술용어 정리 19
[휴게실] 전동기의 회전 방향 23
1.2 서보모터 및 서보제어 시스템 24
1. 서보모터의 정의 24
2. 서보제어와 피드백 제어 26
3. 전동기 서보제어에 필요한 액세서리 부품 28
[휴게실] 기어드 모터 36

제2장 BLDC 모터 관련 실용지식

2.1 BLDC 모터의 구조와 동작원리 39
1. 직류전동기의 구조와 동작원리 39
2. BLDC 모터의 구조와 동작원리 43
3. BLDC 모터에 대한 실용 지식 46
[휴게실] BLAC 모터(?) 52
2.2 BLDC 모터의 구동 및 제어 방법 53
1. 홀위치센서 구동방식과 센서리스 구동방식 53
2. 직류입력전압 제어방식과 인버터 PWM 제어방식 61
3. 전용 IC 사용방식과 MCU 직접 제어방식 64
2.3 BLDC 모터의 속도제어 70
1. BLDC 모터의 수학적 모델링 70
2. PWM 제어의 원리 및 응용 76
3. PI 제어의 원리 및 응용 79

제3장 BLDC 모터 제어 관련 실용지식

3.1 전력용 반도체 스위칭 소자의 사용 기술 89
1. 전력용 반도체 스위칭 소자의 종류 89
2. 다이오드 91
3. 바이폴라 트랜지스터 98
4. MOSFET 110
5. IGBT 125
6. MOSFET의 게이트 구동 방법 127
7. 전력용 반도체 스위칭 소자의 손실 129
3.2 전동기의 회전속도 측정 기술 135
1. 전동기 회전속도 측정 방법의 분류 135
2. 증분형 로터리 엔코더를 사용한 회전속도 측정 139
3.3 전류 측정 기술 147
1. 전류 측정 방법의 분류 147
2. 션트저항을 사용하는 방법 148
3. C/T를 사용하는 방법 151
4. 홀전류센서를 사용하는 방법 153

제4장 전용 IC를 사용하는
BLDC 모터 속도제어 기술

4.1 BLDC 모터 및 전용 IC 159
1. BLDC 모터 BL42S-24026N 159
2. BLDC 모터 제어 전용 IC 소자 LB11920 161
4.2 전용 IC를 사용한 단방향 속도제어 프로그램 166
1. 단방향 개루프 속도제어 프로그램 166
2. 단방향 회전속도 측정 프로그램 169
3. 단방향 제어의 실시간 그래픽 프로그램 171
4. 단방향 PI 제어 프로그램 177
4.3 전용 IC를 사용한 양방향 속도제어 프로그램 182
1. 양방향 개루프 속도제어 프로그램 182
2. 양방향 회전속도 측정 프로그램 186
3. 양방향 제어의 실시간 그래픽 프로그램 188
4. 양방향 PI 제어 프로그램 198

제5장 MCU가 직접 처리하는
BLDC 모터 속도제어 기술

5.1 OK-128BLDC 키트의 관련 회로 207
1. MCU가 직접 처리하는 BLDC 모터 제어회로 207
2. 센서리스 제어 관련 회로 212
5.2 MCU가 직접 처리하는 단방향 속도제어 프로그램 216
1. 단방향 개루프 속도제어 프로그램 216
2. 단방향 속도제어에서 전류 측정 프로그램 224
3. 단방향 제어의 실시간 그래픽 프로그램 228
4. 단방향 PI 제어 프로그램 235
5.3 MCU가 직접 처리하는 양방향 속도제어 프로그램 243
1. 양방향 개루프 속도제어 프로그램 243
2. 양방향 속도제어에서 전류 측정 프로그램 253
3. 양방향 제어의 실시간 그래픽 프로그램 259
4. 양방향 PI 제어 프로그램 268

제6장 OK-128BLDC 트레이닝 키트

6.1 OK-128BLDC 키트의 구조와 기능 279
1. OK-128BLDC 키트의 사양 및 개요 279
2. OK-128BLDC 키트의 하드웨어 구조 280
3. TFT-32A 보드의 하드웨어 구조 289
4. OK-128BLDC 키트의 조립 및 테스트 295
6.2 AVR ISP 다운로드 케이블 304
1. AVRISP mkII 다운로드 케이블 304
2. AVR Studio를 사용한 프로그램 다운로드 306
6.3 프로그램 개발환경의 구축 314
1. AVR Studio와 WinAVR의 설치 314
2. 예제 프로그램의 설치 320
3. C언어 프로그램의 작성 과정 320
6.4 WinAVR C컴파일러의 기능 정리 322
1. WinAVR의 주요 기능 요약 322
2. 기본적인 헤더파일 및 라이브러리 함수의 요약 334
3. OK-128BLDC 키트용 헤더파일 OK-128BLDC.h 355

[부록]LB11920의 데이터 시트 377

머 리 말

대학의 전기공학과에서는 대부분 전기기기나 전동기를 필수과목으로 가르치고 있다. 요즈음에는 서보제어용으로 전자공학과나 제어계측공학과, 메카트로닉스 공학과 등에서도 전동기를 많이 교육하고 있는 추세이다. 그러나, 안타깝게도 대학에서의 이러한 전동기 교육은 구조나 동작원리를 설명하는 정도이고 이를 제어하는 구체적인 실무기술은 거의 가르치거나 실습하지 않는 실정이며, 이런 실용적인 전동기 제어기술을 다루는 교재조차도 거의 없는 것이 현실이다. 국내외를 막론하고 그렇다.
특히 근래에 들어 각 대학의 IT분야(전기/전자/제어/컴퓨터/통신)의 학부과정에서는 4학년의 학생들에게 전공기술을 익히거나 졸업 자격을 심사하기 위하여 개별적으로 졸업작품을 만들도록 요구하는 경향이 두드러지고 있다. 이것은 학생들이 이러한 과정을 통하여 자기 전공분야의 기술을 적극적이고 구체적으로 공부함으로써 졸업 후에 산업체 또는 연구소로 진출하거나 대학원에 진학할 경우 절실하게 필요한 전공지식이나 실무기술을 좀더 깊이 있게 익힐 수 있는 계기를 만든다는 점에서 매우 바람직한 일이라고 생각된다. 이러한 졸업작품 중에는 전동기를 이용하는 것도 많은데, 학교에서 전동기 제어기술을 제대로 배우지 못하고 스스로 이를 공부할 수 있는 전문서적도 거의 없는 현실이기 때문에 많은 학생들이 적지 않은 어려움을 겪고 있다.
저자는 대학에서 전기공학을 공부하고 대학원에서 전동기 제어기술을 전공한 이후에 평생동안 전동기 제어분야의 기술개발 및 교육에 몰두하여 왔고, 이러한 분야에 필요한 기술중의 하나인 마이크로프로세서 응용 기술에 관한 서적을 여러권 집필하여 출판하기도 하였다. 현재도 대학 및 대학원에서 마이크로프로세서와 전동기 서보제어에 관한 과목을 강의하고 있으나 이를 위한 교재가 부족하여 늘 애로사항을 겪어오던 중에 이제는 더 기다릴 수 없다는 생각으로 직접 용기를 내어 실용 모터제어 시리즈의 책을 구상하고 집필하게 되었다. 이미 학술적으로 전동기 제어기술을 다루고 있는 대학 및 대학원의 교재는 상당히 많이 나와 있으므로 이 실용 모터제어 시리즈의 책에서는 실제로 전동기 제어 시스템의 하드웨어를 설계하고 제어 프로그램을 작성하는 실용적인 기술을 다루고자 한다. 이 책은 대학의 교재로 사용할 수도 있고, 스스로 이 분야의 기술을 익혀서 졸업작품을 만들고자 하는 관련 학과의 학생이나 산업체에서 이 분야의 기술개발 업무를 수행하는 현장 엔지니어들에게도 도움이 될 것이다.
이 책은 실용 모터제어 시리즈의 두번째로서 현재 시대적으로 매우 각광받고 있는 BLDC 모터의 제어 기술을 취급한다. 전통적인 직류전동기와의 차이점을 이해하고, 이를 제어하는 시스템의 하드웨어를 설계하며 제어 프로그램을 작성하는 기술을 직접 독자들이 따라하면서 단계적으로 익힐 수 있도록 설명할 것이다.

2015년 10월 저자 尹 德 鏞 씀