• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.584-593
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• 2018

유도전동기를 고효율로 제어하기 위한 다양한 연구가 진행되어 왔다. 그 중에서 단위전류당 최대토크 제어기는 최소한의 고정자 전류로 원하는 토크를 제공하기 때문에 유도전동기 드라이브에서 고효율의 동작을 제공한다. 이는 유도전동기를 수학적으로 정밀하게 표현하는 대안모델을 기반으로 제어기가 설계되었기 때문이다. 그러나, 온도 변화에 따른 회전자 저항의 변이는 대안모델의 파라미터와 실제의 유도전동기의 파라미터의 불일치가 발생하여 단위전류당 최대토크 성능을 심각하게 저해하고 단위전류당 최대토크 제어 조건을 만족하지 못하게 하게 있다. 이러한 유도전동기의 운전시에 발생하는 열적 상승으로 인한 파라미터 값의 변화를 고려하는 단위전류당 최대토크적응 제어기가 제안되었다. 본 논문에서는 단위전류당 최대토크적응 제어기가 다수의 운전영역에서도 최소의 고정자 전류로 원하는 토크를 성취하는지를 검토하였다. 실험을 통한 연구에서 회전자의 온도가 증가하더라도 다수의 운전영역에서 25Nm의 토크 명령에서 5%의 차이가 존재하더라도 토크 명령을 정확하게 추구하고 또한, 원하는 토크를 최소한의 고정자 전류로 얻어짐을 확인함으로써 단위전류당 최대토크적응 제어기의 우수성을 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권11호
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• pp.3110-3114
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• 2009

회전자 온도 변화는 유도 전동기 제어기 설계에 있어서 중요한 쟁점이다. 문헌에서, 수많은 연구들이 회전자 온도 변화를 고려하지 않는다면, 그에 기인한 심각한 성능 저하를 언급해왔다. 하지만, 이러한 연구들은 추종 성능 관점에서 주로 Field-oriented 제어기에 초점을 두고 있으며, 단위 전류당 최대 토크 제어기와 같이 최적 제어의 경우에서의 성능에 미치는 회전자 온도 변화의 영향에 대한 연구는 전무하다. 본 연구는 회전자 온도가 시간에 따라 변화함에 따라, 단위 전류당 최대 토크 제어기의 성능에 어떻게 영향을 미치는지를 조사한다. 이를 위해, 두 가지 방법으로 단위 전류당 최대 토크 제어기의 목적이 성취되는 지를 점검한다. 즉, 요구되는 토크를 발생시키면서 동시에 최소 가능한 고정자 전류를 필요로 하는 것이다. 실험실 실험결과는 추종 성능과 단위 전류당 최대 토크 조건이 회전자 온도가 변화함에 따라 심각한 영향을 받으며, 결과적으로 단위 전류당 최대 토크 제어기의 성능저하를 초래함을 보여준다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2013년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.82-83
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• 2013

친환경 차량에 대한 관심이 급증함에 따라 고효율 운전이 가능한 하이브리드 전기자동차(이하 HEV)에 대한 관심이 급증하고 있다. HEV에는 효율이 높고 단위 체적당 토크가 큰 고성능 전동기가 적용되고 있으며 자동차에 적용되는 특수성으로 인해 고속영역에서의 안정된 출력 특성이 요구되고 있다. 회전계자부에 권선을 적용한 계자권선형 동기전동기는 영구자석형 전동기에 비해 효율이 다소 감소하는 단점이 있으나, 공극 자속을 임의로 제어할 수 있기 때문에 저속영역부터 10,000rpm 이상의 고속영역까지 탁월한 가변속 능력을 발휘하는 장점이 있으며, 저용량 HEV에 매우 적합한 특성을 지니고 있다. 그러나, 일반적인 영구자석형 동기전동기와는 다르게 d,q축 전류 뿐만 아니라 자속성분 전류까지 제어 대상에 포함되므로 제어계가 복잡해지는 문제가 발생한다. 본 논문에서는 HEV용 계자 권선형 동기전동기의 단위 전류당 최대토크 제어(MTPA)에 대하여 연구를 진행하였으며, 전압-전압제한 하에서 이론적으로 발생 가능한 최대토크 능력 커브를 기반으로 실제 시스템에서 쉽게 구현할 수 있는 약계자 제어 알고리즘을 제안한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2009년도 정기총회 및 추계학술대회 논문집
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• pp.102-104
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• 2009

매입형 영구자석 동기 전동기는 높은 효율과 빠른 동특성, 넓은 정출력 운전 영역 등의 장점 때문에 다양한 산업 분야에서 각광을 받고 있다. 특히 최대 효율 운전을 위해서 매입형 영구자석 동기기의 단위전류당 최대 토크(Maximum Torque Per Ampere, MTPA) 운전 방법에 대한 많은 연구들이 수행되어져 왔다. 이론적인 MTPA 운전점은 전동기의 제 정수에 의해 결정되는데, 매입형 영구자석 동기 전동기는 온도와 운전 영역에 따라 전동기제 정수의 변화가 극심하여 정확한 MTPA 운전을 하기 위해서는 전동기의 전 운전 영역에 대한 전동기 제정수를 미리 알고 있어야 한다. 실시간으로 전동기 제 정수를 추정하여 MTPA 운전점을 알아내는 방법도 제안되었으나 대부분 복잡한 비선형 방법이 적용되고 있다. 본 논문에서는 신호 주입 개념을 도입한 새로운 MTPA 운전 방법을 제안한다. 전류에 높은 주파수의 신호를 주입하여 그 주입된 신호에 의한 반응을 확인함으로 MTPA 운전점을 판별하게 된다. 이 방법은 전동기 제 정수 변동에 강인하며, 간단한 신호처리 과정만으로 MTPA 운전을 할 수 있다.

• 전력전자학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.204-210
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• 2009

본 논문에서는 저분해능 위치센서를 갖는 표면부착형 영구자석 동기전동기의 새로운 전류센서 없는 단위 전류당 최대 토크 제어를 제안한다. 영구자석 동기전동기의 수학적 모델로부터 d축 전류를 추정하고, 추정된 d축 전류가 영(零)이 되도록 d축과 q축 전압지령 사이의 위상 각을 제어하여 단위 전류 당 최대 토크 제어를 구현한다. 제안된 방식은 동적 응답 특성이 느린 저가 응용 분야에 적합하다.

• 전력전자학회논문지
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• 제7권1호
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• pp.91-100
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• 2002

본 논문에서는 매입형 영구자석 동기전동기의 전자기 토크의 맥동저감에 관하여 기술하였다. 일반적으로 토크 맥동은 전동기의 진동과 소음을 유발하는 중요한 원인이 된다. 제안된 방법에서는 비정현적인 역기전력을 가진 IPMSM에서 토크 맥동을 저감하기 위해 단위전류당 최대토크 제어를 할 수 있는 최적의 전류 형상을 고려하여 도출하였다. 그리고 이를 전동기에 인가했을 때 토크 맥동이 개선될 수 있음을 시뮬레이션과 실험을 통해서 입증하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2020년도 전력전자학술대회
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• pp.52-54
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• 2020

다상 BLDC 모니터는 높은 효율, 단위 전류당 높은 토크 밀도 및 비교적 쉬운 제어 특성으로 인해 동일 크기, 동일 무게에서 더 높은 출력을 요구하는 대형 트랙션 또는 선박 추진 응용 분야에서 점점 더 많이 사용되고 있다. 선박 등의 대용량 추진 시스템은 안정적인 운전 성능을 위해 모터의 일부 상 고장의 경우에도 시스템의 안정적인 동작이 중요한 이슈가 되고 있다. 본 논문에서는 모터의 한 상에서 고장이 발생한 경우 BLDC 모터의 정상인 상 전류의 위상각을 제어하여 토크 리플을 저감하는 제어 방법을 제안한다. 제안된 방법은 토크 리플에 큰 영향을 미치는 출력 토크의 2차 고조파 성분의 합이 영이 되도록 정상인 상 전류의 위상각을 제어하여 가능한 범위 내에서 최대 출력 토크를 얻음과 동시에 토크 리플 성분을 최소화한다. 본 논문에서 제안한 방법은 12상 BLDC 모터의 HILs 시뮬레이션을 통해 검증하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제13권5호
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• pp.493-499
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• 2010

국내의 차세대 고속전철 분야는 분산형 시스템을 개발 중이며 전동기 속도 제어를 위해서 벡터제어 방식을 사용하고 있다. 오늘날의 철도 차량 구동시스템은 인버터 제어에 의한 유도전동기 방식이 널리 쓰이고 있지만 최근에는 소음 제거, 효율 극대화 및 유지보수 비용 절감 등의 이점이 있는 영구자석 동기전동기가 새로이 관심을 얻고 있다. 본 논문에서는 매입형 영구자석 동기전동기를 적용한 차세대 고속전철 구동시스템의 일정 토크 영역에서의 제어를 수행한다. 적용된 제어 기법은 IPMSM의 릴럭턴스 토크를 이용하기 위한 단위전류 당 최대 토크 제어가 사용되었으며 Matlab/Simulink를 사용 모의시험 프로그램을 개발하여 시험하고 적용된 방식의 효용성을 증명하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2017년도 추계학술대회
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• pp.189-190
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• 2017

본 논문에서는 PMSM에서 단위 전류당 최대 토크를 발생시키는 MTPA(Maximum Torque Per Ampere)제어에 기반한 센서리스 V/f 운전 기법을 제안한다. 기존의 센서리스 V/f 운전에서는 MTPA 제어가 고려되지 않아 구동 효율이 감소하는데 본 논문에서는 d축 전류를 기반으로 비례적분기 제어기를 사용하여 개선하였다. 또한 부하 변동에 대한 우수한 동특성과 안정성을 갖도록 하였다. 250W 블로워용 PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor)에 대한 실험을 통해 그 효용성을 확인하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2017년도 전력전자학술대회
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• pp.156-157
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• 2017

본 논문은 전차원 자속 관측기를 이용한 대용량 매입형 영구자석 동기전동기(IPMSM)의 센서리스 제어 기법을 제안한다. 기존의 전차원 자속 관측기를 사용한 제어 방식은 IPMSM의 자속 모델을 표면 부착형 영구자석 동기전동기(SPMSM)의 자속 모델처럼 해석하기 때문에 추정되는 회전각의 오차가 발생한다. 특히 릴럭턴스 토크가 큰 대용량 IPMSM 구동 시에는 회전각 오차가 크게 나타나므로 단위 전류당 발생하는 최대토크를 감소시켜 정밀한 MTPA 제어가 불가능하다. 제안하는 알고리즘은 전차원 자속 관측기를 통해 추정된 회전각의 오차를 보상하여 대용량 IPMSM의 정밀한 센서리스 제어를 가능하게 한다. 제안하는 기법의 타당성은 시뮬레이션을 통해 확인하였으며, 기존의 알고리즘과 비교하였다.