모터 인버터 시스템에서 DC cap을 모터 구동 주파수를 키우면 더 작게 만들 수 있는 것으로 알고 있는데요.
모터 제어 구동 주파수를 키우면 문제가 될 요소가 어떤 것들이 있을까요?
제가 아는 지식 범위로는 스위칭 소자(IGBT, MOSFET)의 스위칭 로스 증가, Body diode의 Reverse recovery loss 증가인데요.
그래서 요즘 SiC나 GaN을 이용해서 구동 주파수를 100k정도까지 올려서 모터 제어 가능하게 한다고 들은 것 같습니다.
모터 구동 주파수를 키우게되면 스위칭 소자의 효율 저감 외에 추가로 모터 구조나 다른 부분에 영향을 주는 문제는 없을까요?
그리고 왜 보통 Si MOSFET을 쓰면 20kHz 정도로 모터 제어를 할까요?
제가 찾아본 바로는 가청주파수 대역이 20Hz ~ 20kHz인데 정확히 딱 가청주파수를 벗어나는 지점에서 스위칭 소자의 효율을
낮추려고 20kHz로 모터제어를 범용적으로 사용하고 있던 것일까요?
이제 공부를 시작한 단계라 지식이 얕아 똑똑한 선배님들께 질문드립니다.
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댓글 1개
2022.11.21
모터 구동 주파수를 키우게되면 스위칭 소자의 효율 저감 외에 추가로 모터 구조나 다른 부분에 영향을 주는 문제는 없을까요?
- 손실 외 문제는 없습니다. 오히려 스위칭 주파수가 높아질수록 정현파에 가까운 상전류를 인가할 수 있어 좋습니다.
가청주파수를 벗어나는 지점에서 스위칭 소자의 효율을 낮추려고 20kHz로 모터제어를 범용적으로 사용하고 있던 것일까요?
- 정밀한 토크 제어를 위해서는 스위칭 주파수와 동일한 시점에서의 전류 취득 및 제어가 중요합니다. 통상 스위칭 주파수와 동일한 제어 주파수를 가져가므로 그렇습니다.
- 또한 손실로 인한 발열도 무시할 수 없는 요소 중 하나입니다. Si MOSFET을 20kHz 이상 구동 시 손실로 인한 발열로 접합(Junction) 온도가 상승하게되어 냉각 성능이 뛰어나지 않으면 소손(터짐)이 발생할 가능성이 높아집니다. 이 경우에는 스위칭 주파수를 높여 DC Cap의 전류리플을 줄여 사이즈가 줄어들게 된다 하더라도 기구적인 방열 설계로 인해 공간상 이점을 가지지 못할 가능성이 매우 높습니다.
2022.11.21