코봇용 QPT MicroDyno 모터 테스트 플랫폼. 출처: QPT

QPT 는 초고주파 GaN 기반 모터 드라이브의 성능을 시연하는 저전압 모터드라이브테스트플랫폼 인 MicroDyno 를 출시했다. 이 플랫폼은 성장하는 협동 로봇(코봇) 시장에 적용되어 시스템 복잡성과 비용을 줄이면서 향상된 제어 및 효율성을 제공하도록 설계되었다.

1MHz 스위칭 속도로 작동하는 MicroDyno는 소형 필터를 통합하여 모터에 진정한 사인파 전압을 전달한다. QPT의 IP는 고전력으로 확장되지만 이 저전압 플랫폼은 토크 코깅 및 토크 리플의 동적 보정과 드라이브 내 고충실도 감지를 통해 코봇 및 일반 로봇 공학의 성능을 어떻게 변화시킬 수 있는지 보여주는 데 사용될 것이다. 이 모든 것은 값비싼 외부 센서나 인코더 없이 달성되어 이러한 시스템의 비용을 크게 절감하는 동시에 표준 PWM 기반 시스템에 비해 성능을 크게 향상시킨다.

현재 대부분의 로봇 드라이브는 4–16kHz PWM 주파수에서 작동하여 전류를 사인파로 형성하지만 모터의 전압은 높은 dv/dt PWM으로 남는다. 일부 전문 시스템은 100kHz에 도달하지만 전자기 문제에 직면해 있으며 여전히 주파수가 너무 낮아 진정한 사인 전압 출력 및 EMI 필터링에 필요한 작고 비용 효율적인 필터링을 가능하게 한다.

GaN 트랜지스터에서 최대 성능을 추출함으로써 표준 주파수의 약 100배에서 작동할 수 있어 매우 작고 저렴한 출력 필터가 가능하며 매우 높은 신호 대 잡음비로 모터 단자에서 직접 깨끗한 사인 전압을 생성한다. 또한 EMI를 제거하고, 베어링 전류를 줄이고, "센서 없이 감지"를 가능하게 하고, 비차폐 케이블 또는 완전히 통합된 모터 드라이브를 사용할 수 있어 로봇 공학 통합을 위한 혁신적인 변화다.

동적 토크 리플 및 코깅 보정: QPT의 통합 qSense 기술을 사용한 실시간 보상으로, 사인파 드라이브의 높은 신호 대 잡음비 덕분에 시간 및 주파수 영역에서 전압 및 전류 교란을 감지한다.

qControl은 1MHz PWM 컨버터 주파수에서 14비트 분해능을 가능하게 하여 고정밀 사인파를 가능하게 한다. 이미지는 40피코초 단위로 제어되는 펄스 폭을 보여준다. 출처: QPT

정밀도와 부드러움: QPT의 qControl 기술은 피코초 정확도로 1MHz 신호를 생성할 수 있다. 작은 필터는 진정한 사인 전압을 제공하여 더 깨끗한 제어 신호를 가능하게 하여 섬세한 조립 및 의료 로봇 공학에 중요한 보다 부드러운 움직임을 제공한다.

충실도가 높은 센서리스 진단: 깨끗한 사인파 출력은 고급 감지 및 예측 유지 관리를 위해 고급 토크 및 진동 모니터링을 지원합니다. 모터 드라이브는 값비싼 외부 센서 없이도 시스템의 진동 원인을 감지하고 보고할 수 있다.

작고 가벼운 통합: 1MHz 스위칭은 필터 및 드라이브 크기를 줄여 모터 드라이브를 로봇 관절의 모터와 완전히 통합할 수 있도록 한다.

시스템 및 개발 비용 절감: 통합 필터를 사용하면 값비싼 차폐 케이블이 필요하지 않다. EMC는 또한 훨씬 간단하고, 모터 수명이 연장되며, 고가의 인코더와 센서를 제거할 수 있으며, 더 저렴한 모터에서 훨씬 더 높은 성능을 얻을 수 있다.

차세대 설계를 위한 AI 지원: MicroDyno는 각 모터의 성능을 향상시키기 위한 로컬 AI 처리의 기반을 마련하고, 공작 기계 또는 로봇의 전체 생산 라인과 같은 전기 모터 시스템 전반에 걸쳐 모니터링하고 최적화하는 클라우드 기반 솔루션을 제공한다.

MicroDyno는 로봇 공학 및 코봇을 위한 48V에서 QPT의 아키텍처를 시연하지만 기본 기술은 완전히 확장 가능하다. QPT의 독점적인 qAttach 패키징을 사용하면 동일한 고주파 사인파 이점이 400V 및 800V 시스템으로 확장된다. 사인파 출력은 또한 모터 드라이브 OEM이 싸울 수 있는 훨씬 더 작은 범위의 모듈로 메가와트 수준의 전력에 도달하기 위해 병렬로 사용할 수 있는 다상 모듈 설계 능력을 제공한다.