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모터 시스템 설계자들은 모터 컨트롤 시스템 튜닝에 몇 주 또는 몇 달씩 시간을 낭비할 필요 없이 차별화된 설계를 선보이는 데 보다 더 집중할 수 있게 되었다.

TI(대표이사 켄트 전)의 새로운 InstaSPIN™-FOC(field-oriented-control) 솔루션을 이용하면 설계자들은 모든 3상 동기식 또는 비동기식 모터를 5분내에 식별 및 튜닝하고 다양한 속도 및 부하 상황에서도 완벽하게 제어 할 수 있다.

TI의 신기술은 기계적 모터 로터 센서를 필요로 하지 않아 시스템 비용을 낮출 수 있으며 TI의 새로운 소프트웨어 인코더(센서리스 옵저버) 알고리즘인 FAST™(flux, angle, speed and torque)를 채택해 더욱 향상된 동작을 보인다. FAST™는 TI의 32bit C2000™ Piccolo™ 마이크로컨트롤러의 ROM(read-only-memory)으로 제공된다. InstaSPIN-FOC는 앞서 발표된 InstaSPIN-BLDC 기술의 후속 기술로, TI는 계속해서 한층 더 편리하고 효율적인 모터 컨트롤 개발을 위한 최신 InstaSPIN 버전을 제공할 계획이다.

모터 시스템의 신뢰성 및 효율성 향상
센서리스 FOC 모터 기법이 시스템 상의 많은 이점을 제공함에도 불구하고, 모터 제어 시스템에 대한 전문지식의 부족으로 이 기법은 널리 확산되지 못하고 있다. InstaSPIN-FOC는 개발을 쉽게 해주고, 모터 컨트롤 경험이 한정된 엔지니어들에게도 시스템 비용과 복잡도를 낮추어주며, 모든 다양한 속도와 부하조건에서의 모터 애플리케이션에서 모터의 효율과 성능, 신뢰성을 향상시키는 우수한 해결책을 제시할 수 있다. 로터 센서를 사용하는 기존 FOC 설계는 센서, 전원 공급장치, 특수 케이블 및 커넥터, 설치 및 유지보수 측면에서 시스템 비용을 증가시키고, 혹독한 조건이나 전기 잡음, 온도나 습도에 따른 성능 저하를 불러와 신뢰성이 낮았다. 뿐만 아니라 밀폐형 압축기나 대형 견인 장비 같은 많은 애플리케이션에서 실용성도 떨어졌다.

InstaSPIN-FOC™ 기술의 주요 기능 및 장점
• 설계 시간 단축: 거의 완전히 자동화된 모터 파라메터 식별 및 제어 튜닝으로 몇 개월의 설계 시간을 단축함으로써, 완벽한 모터 토크 성능 이상의 기능을 통해 설계자들이 제품을 차별화하는 데 보다 집중할 수 있도록 지원
• 거의 인코더 수준의 로터 위치 추정 성능: 임베디드 온칩 FAST 옵저버 알고리즘을 통하여 모든 사용 조건에서 자속, 각도, 속도, 토크를 신뢰성 있고 견고하게 추정 할 수 있어 정확한 센서리스 “추정기(estimator)” 성능을 제공하여 대부분의 경우에 물리적 인코더 센서가 필요 없음.
• 모든 3상 모터 지원: 동일한 솔루션으로 동기식(BLDC, SPM, IPM) 및 비동기식(ACI)의 3상 모터 지원
• 제정수 추정 및 제어 게인 자동 튜닝 기능: 오프라인 모터 커미셔닝(commissioning)을 통해 모터 정수를 추정하고 FAST 알고리즘을 튜닝한 후 전류 컨트롤러를 초기화해서 안정적인 동작 달성. 또한 온라인 저항 재예측(resistance re-estimation) 모드를 옵션으로 제공하여 저항 변화치를 완벽하게 추적해 혹독한 사용 환경에서도 견고한 옵저버 성능 보장
• 스타트업 문제 제거: 자체 내장된 스타트업 모드와 옵저버 앵글 락(angle lock)을 한 전기 사이클 이하로 하여 여타 센서리스 기법의 스타트업 문제 제거
• 저속 성능 제공: 최대 토크로 1Hz(정격) 미만의 안정 상태에서 각도 무결성을 유지하며, 정지상태나 스톨조건 등에서도 대항력을 유지하여 저속 성능을 보장
• 유연성 달성: 단일 함수 호출 FOC 토크 컨트롤러(동일 ROM으로 최대 2개 모터 지원 가능) 구현 및 FAST를 이용하여 사용자의 환경이나 조건 혹은 임의의 코드에 맞게 구현하여 완벽한 맞춤 컨트롤 시스템을 구현할 수 있는 유연성 제공
• 가장 효율적인 모터 크기 달성: 수동 및 자동 약자속(field-weakening)(고속)과 수동 강자속(field-boosting)(높은 토크) 기능이 내장되어 있어 모터 크기를 효율적으로 설계 가능
• 에너지 절약: 인덕션 모터에 PowerWarp™ 모드를 이용하면 토크가 즉시 필요하지 않을 때 에너지 낭비를 막아주어 상당한 에너지 절약 가능
• 간편한 개발 및 빠른 평가: C 객체 지향 및 API 기반 코딩 기법의 최신 기술을 제공하는 MotorWare™의 최신 모터 컨트롤 라이브러리(모듈, 드라이버, 시스템 예제, 자료)를 통해 보다 편리한 개발 및 빠른 평가가 가능하며, TI의 새로운 무료 GUI Composer(콤포저) 툴을 이용하여 Lab 계측도 가능

가격 및 공급 시기
InstaSPIN-FOC는 양산중인 90MHz, 32bit 부동소수점 Piccolo F2806xF 마이크로컨트롤러에 사용 가능하며, 1만 개 수량 기준으로 최저 6.7달러부터 구입할 수 있다. InstaSPIN-FOC는 향후 다양한 Piccolo 마이크로컨트롤러에 적용될 계획이다.

또한 최신 InstaSPIN-FOC 모터 설계를 빠르게 진행할 수 있도록 다양한 키트를 제공하고 있다. 이들 키트에는 299달러의 저전압 저전류 모터 컨트롤 키트(DRV8312-69M-KIT), 299달러의 저전압 고전류 모터 컨트롤 키트(DRV8301-69M-KIT), 699달러의 고전압 모터 컨트롤 키트(TMDSHVMTRINSPIN) 등이 있다. 또한, InstaSPIN™-FOC가 탑재된 Piccolo controlCARD(TMDSCNCD28069MISO)를 99달러에 별도 구입할 수 있다.