지금 다니고 있는 회사에 입사하여 처음 프로젝트를 맡아서 하게된 것이 BLDC 모터를 Resolver 센서를 이용하여 6-step으로 구동하는 것이였습니다.

Resolver 센서 내장형 모터를 사용하였습니다.

우선 Resolver 센서를 읽는거부터 시작을 해보았었습니다.

12비트인지 14비트인지 16비트인지 분해능에 따라 계산하는 방법이 달라져야 한다는 개념도 모르는 상태에서 들이댔었습니다.

RDC 회로도를 보고 Datasheet를 찾아보고 하드웨어에서 몇 비트로 설정을 해놓았는지 찾아보고 그렇게 해서 이 RDC가 Digital화 해준 신호를 DSP로 어떻게 보내주고 DSP는 또 어떻게 받아 내는지 많은 우여곡절을 겪었던 것 같습니다.

그렇게 Resolver 신호를 처음 읽고 난 뒤에는 그 뿌듯함이 굉장했었더랬죠.

그러나 이제 이 Resolver 신호를 통해서 BLDC 모터의 위치를 알고 그때마다 6-step으로 명령을 줘야 하는데 모터가 몇 극인지도 몰랐었고..

어찌 어찌 U, V, W 상에 전원을 조금씩 줘가며 모터가 움직일때의 Resolver 신호 값과 기계각을 측정해보고 하면서 어떻게 구동을 해야하는지 감이 오더라구요

이제 이걸 DSP가 명령을 줘서 스위칭 동작을 하게 하면 되겠구나 감이 왔어요.

하지만 상용 모터드라이버를 사용하는게 아닌 Gate Driver 회로, IGBT 회로 부터 다 설계해서 사용하다보니 Gate Driver의 사용법, IGBT의 사용법도 공부를 해야 했습니다.

트랜지스터의 개념과 동작법부터 다시 공부를 시작하고 Gate Driver에 Gate 저항 값과 무슨 Miller Capacitance라는 것도 있고...

그렇게 열심히 헤딩을 하다가 PWM 제어를 시작으로 Half-Bridge 동작, H Bridge 동작을 실습해보고 Dead-band라는것도 알게되어 적용해보고 한창 재미를 느끼게 되었습니다.

그러면서 피드백 제어로 넘어가게 되며 속도제어, 위치제어 순으로 넘어가게 되었죠.

이과정에서 모터의 관성에너지에 크게되면 정지 명령을 주어도 모터가 관성력에 의해 동작을 해서 발전기처럼 작동을 하게된다는 것도 눈으로 확인하게 되었습니다.

이때 발생하는 유도기전력이 크게 되면 IGBT가 터져버리더라구요. 이를 방지하게 위해 DC link Capacitor를 달아 놓았는데도 부하가 엄청 클 경우 DC link Capacitor가 터져버릴때도 있구요. 물론 이과정속에는 전해캐패시터를 써야하는지 탄탈을 써야하는지, 세라믹을 써야하는지 공부를 해보게 되더군요. 

이때 회생전력에 대해서 공부해보고 회생 저항을 사용해보게 되었던 거 같습니다. 나중에 배터리를 달게되면 배터리로 보내서 충전을 하게 할 수도 있다는 걸 경험적으로 알겠더라구요. 이게 아마 전기자동차에서 회생전력을 배터리로 보내서 충전하는구나 하면서요.

전류 차단 회로의 반응 속도라던지 등등에 따라 모터가 동작할 때 돌입전류를 잘 막아줘야 하는데 그걸 못해주면 IGBT가 터지는 것도 소중한 경험이 되기도 했습니다.

PID 제어를 하면서 게인값도 수정해보고 그에 따른 영향력등도 책에서는 얻을 수 없던 몸으로 느끼고 배우는 그런 경험을 해보았습니다.

늘 지나고 보면 아 그때 더 실험해볼걸 더 치열하게 공부해볼걸 하는 아쉬움도 남습니다. 다만, 그래도 처음에 비해 저는 성장했다고 느끼고 다음 프로젝트를 하게 되면 처음의 삽질들이 경험으로 치환되어 더 좋은 제품을 만들 수 있겠구나 자신감이 생깁니다.

다음에는 전류제어를 할 수 있게 벡터제어 혹은 FOC라고도 불리는 제어기법을 사용해 보고 싶습니다.

IGBT를 많이 터트리고 불꽃도 내보고 하다보니 심장이 너덜너덜해 졌는데, 개인적으로는 소중한 경험이지만 시뮬레이션으로 먼저 해보고 참고해서 하드웨어를 꾸미고, 소프트웨어를 짜서 해보면 시간적, 경제적 loss를 많이 줄일 수 있지 않을까 생각을 해봅니다.

그래서 이번 교육이 좋은 기회가 되지 않을까 많은 기대를 해봅니다.