초록
본 논문에서는 IPMSM(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)의 약계자 제어에 따른 전자기적특성을 다룬다. IPMSM의 운전 속도 영역을 확장하기 위해 약계자 전류제어가 일반적으로 사용되며 약계자 운전 중에는 전기강판의 자기적 포화에 의해 쇄교자속의 왜형이 발생하게 된다. 따라서 정현파 전류 입력을 위한 전압 파형은 왜형을 갖게 된다. 약계자 전류 증가에 따라 이러한 전압 왜형은 더욱 크게 발생되며 기본파 전압에 비해 상당한 크기의 고조파 전압을 필요로 하게 된다. 이러한 현상을 ２차원 유한요소 해석을 이용하여 확인하였으며 시험을 통해 검증하였다. 본 연구 결과를 통해 IPMSM의 특성 분석에 사용되는 d-q축 등가회로 파라미터 즉, 영구자석에 의한 쇄교자속, d－q축 인덕턴스는 산정 단계에서 기본파 물리량으로 계산되므로 약계자 운전시 발생하는 전압 왜형을 예측할 수 없음을 알 수 있다. 결국 주어진 전압에서 얻을 수 있는 속도 예측에 오차를 수반하게 되며 전압고조파에 대한 대책이 필요하다.
This paper deals with electromagnetic characteristics of IPMSM (Interior Permanent Magnet Synchronous motor) caused by field weakening current control. In order to extend operation speed, field weakening current control is generally used in IPMSM operation. During field weakening, distorted linkage fluxes are resulted by saturation of core material. Therefore, distorted input voltage waveform is required for sinusoidal current input. As the current vector angle increases for field weakening, distortion of linkage flux and back-emf becomes significant. This situation is analyzed by 2-dimensional finite element analysis and verified by experiment. With the results, it is concluded that motor parameters, such as linkage flux by permanent magnet, phase resistance, d-q axis inductance, are insufficient for estimating required voltage for given speed especially in field weakening and additional considerations for increased harmonics of voltage are required.
