전력 감쇠: 엔진 회전수 범위 확장
필드 약화란 무엇인가?
필드 약화(Field Weakening)는 영구자석 모터의 작동 회전수 범위를 정격 회전수를 초과하여 확장하는 기술입니다. 이 과정에서 로터의 유효 자기장이 단계적으로 감소되며, 가용 토크를 희생하는 대신 추가적인 회전수를 확보합니다.
왜 이것이 중요한가요?
모든 영구자석 모터는 역기전력 상수와 공급 전압에 의해 결정되는 자연적인 회전 속도 상한을 가집니다. 이 회전 속도를 초과하면 생성된 역기전력이 버스 전압과 같아져 모터에 더 이상 전류를 공급할 수 없습니다.
필드 약화는 이 한계를 높여 다음과 같은 응용을 가능하게 합니다:
- 전기차의 인휠 모터는 저속에서 높은 토크와 고속 주행 성능을 모두 필요로 합니다.
- 스핀들 구동 장치로, 기어 변경 없이 넓은 회전 속도 범위가 필요한 경우
- 자동화에서의 빠른 이동 동작
- 기어 없이 직접 구동되는 장치에서 기계적 회전 속도 범위를 극대화해야 하는 경우
어떻게 작동하나요?
PMSM에서 로터의 영구 자석은 일정한 자기장을 생성합니다. 일반적인 FOC 작동 시에는 토크 효율을 극대화하기 위해 직류 성분(Id)을 0으로 유지합니다.
자기장 약화 기능은 특정 음의 Id 성분(회전자 자석을 부분적으로 상쇄하는 자기장)을 주입합니다. 이는 유효 플럭스를 감소시키고, 주어진 회전수에서 역기전력을 낮추며, 모터가 더 가속할 수 있도록 합니다.
세 가지 매개변수가 동작을 제어합니다:
- 시작 회전수 — 필드 약화가 시작되는 회전수
- 최종 회전수 — 최대 자기장 약화가 달성되는 회전수
- 비율 — 필드 감소 정도
감속은 시작 회전수와 종료 회전수 사이에서 선형적으로 적용됩니다. 25%를 초과하는 값은 불안정성을 초래할 수 있습니다.
중요: 필드 약화는 전문가용 기능입니다. 잘못된 설정은 다음과 같은 문제를 일으킬 수 있습니다:
- 모터의 자기 제거 (영구적 손상)
- 손실 증가로 인한 과열
- 고속 회전 시 구동 장치를 정지시킬 경우 위험한 과전압 발생 가능성 (역기전력이 버스 전압을 초과할 수 있음)
역기전력 전압은 절대로 80V 피크를 초과해서는 안 됩니다. 속도 또는 위치 제어를 권장합니다 — 감속기 토크 제어는 제어되지 않은 가속을 초래할 수 있습니다.
SOMANET은 이를 어떻게 구현합니까?
SOMANET 드라이브에서는 토크 컨트롤러 객체(0x2010, 서브인덱스 4–7)를 통해 필드 감쇠를 구성합니다. 이는 OBLAC Drives를 통해 또는 객체 사전(Object Dictionary)을 직접 사용하여 수행됩니다. 이 기능은 PMSM 모터를 지원하는 모든 SOMANET 플랫폼에서 사용할 수 있습니다.
위험을 고려하여 Synapticon은 실제 운영 전에 활성화된 보안 기능(SLS, SMS)을 사용하여 철저한 테스트를 수행할 것을 권장합니다.
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