고성능 DSP 또는 마이크로프로세서를 통해 구현되던 벡터제어를 프로그램이 가능한 소자인 FPGA를 통해 하드웨어로 구현하였다. 이를 위해 벡터제어 알고리즘을 구성하는 제어 블록들을 VHDL을 통해 모듈화 하고, 모듈화한 벡터제어 알고리즘을 FPGA에 프로그래밍 하여 하드웨어 벡터제어기를 구현하였다. 그리고 하드웨어 벡터제어기의 성능을 검증하기 위해 영구자석 동기 전동기 구동을 위한 벡터제어 시스템을 구성하고, 소프트웨어 기반 벡터제어 시스템과 벡터제어 알고리즘 연산시간 및 성능에 대한 비교연구를 수행하였다.
장거리 이송이 가능한 선형동기 전동기 구조를 제안하고, 수학적 모델링을 하였으며, PI제어기를 포함하는 제어알고리즘을 제안하여, 실험으로 그 결과를 확인하였다. 추진제어기의 출력은 Park's, Clake's Transformation을 이용하여 코일을 구동하는 전류 명령을 발생시켰으며 개별 코일을 독립적으로 구동하는 아날로그 전류제어기를 OP-Amp로 구현하였다. 실험결과는 속도 오차는 4 ~ 10% 이하의 결과를 얻었다.
분산처리 시스템은 네트워크로 연결된 프로세서들로 구성되며, 시스템 내의 각 프로세서는 고유한 클럭을 갖는다. 글로벌 시간 기준으로 볼 때 수행중인 프로세스가 유지하는 시간은 분산시스템 각각 차이가 있을 수 있으므로 일관성 있는 시간관리가 필요하다. 본 논문에서는 TMO-eCos를 기반으로 하는 분산 처리 시스템에서 각 분산 시스템간 발생할 수 있는 클럭의 불일치 문제를 해결하기 위한 클럭 동기화 기법에 관해 논한다. 점진적인 클럭 동기화 알고리즘을 구하기 위해 마스터 노드의 클럭을 글로벌 클럭으로 가정하고 슬레이브 노드들은 마스터 노드의 클럭으로 동기화하는 방법에 대하여 정의하였다. 정의한 알고리즘을 시현하기 위한 분산 노드 간 로봇 제어 프로그램을 소개 한다.
본 연구는 DQ좌표계를 이용한 다이오드 브리지형 단상 PFC의 고성능 전류제어에 관한 논문이다. 단상전원에서는 일반적인 DQ좌표계를 구성할 수 없기 때문에 3상전원과 같은 동기좌표계상의 전류제어계를 구성하기가 어렵다. 특히 다이오드 브리지형 PFC의 경우 입력전압이 정현파의 절대값 형태로 나타나므로 이상적인 전류제어가 매우 힘들다. 본 연구에서는 위상각이 0~180도만 유지하는 가상 DQ좌표계를 도입하여 동기좌표계상의 전류제어계를 구현함으로써 전류제어성능을 크게 증가시키고 역률을 1로 유지하는 알고리즘을 제안한다.
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.
배전계통 상태추정이란 배전계통을 운영하고 제어하기 위하여 모선전압, 선로조류, 모선부하와 같은 상태변수들의 측정된 값을 이용하여 여러가지 운영에 필요한 정보를 활용하고 배전계통으로부터 측정치에 기초하여 미지의 상태변수들을 추정하는 것이다. 변전소 제어센터에 있는 SCADA 시스템은 실시간으로 배전계통을 모니터링하고 제어하기 위하여 전력계통을 주기적으로 스캔하고 엄청난 양의 데이터를 획득하여 처리한다. 이들 측정값들은 유효전력, 무효전력, 전압, 전류, 스위치나 차단기의 상태들이다. 이들 데이터들은 중앙전력계통 제어센터나 지역제어센터로부터 산발되어 있는 정보를 대부분 RTU를 통하여 획득하게 된다. 이러한 이유로 배전계통의 상태추정은 송전계통과는 달리 배전계통 자체가 토폴로지상으로 산발되어 있을 뿐만 아니라 대규모이기 때문에 분산형으로 구성하여 처리하는 알고리즘을 필요로 한다. 본 논문에서는 배전계통에 대한 분산형 상태추정기의 알고리즘을 제안하고자 한다.
전동기의 동손 및 철손을 포함한 손실이 최소가 되는 운전 점을 추적함으로써, 전동기의 제정수 변동에 무관하게 항상 최대 효율점에서 영구자석 동기전동기를 운전할 수 있는 새로운 최대 효율 제어 알고리즘을 제안한다. 제안된 최대 효율점 추적 제어 알고리즘은 전류의 위상각 변동에 따른 가변속 구동장치의 입력 전력 변화로부터 부하 변동에 의한 영향을 제거함으로써 정상 상태에서 부하변동에 무관하게 최대 효율점으로 수렴이 가능하고, 그 구성이 단순하기 때문에 산업계에 널리 적용될 수 있다. 실험을 통해 제안된 알고리즘의 효용성을 입증한다.
본 논문에서는 중앙제어 형 기반 시설 없이 단말 간 자율적인 협력을 통해 무선 통신을 수행하는 분산 네트워크에서 단말 간 동기 획득을 위한 분산 동기 알고리즘에 관해 연구하였다. 무선 통신을 수행하기 위해 단말 간 동기는 필수적으로 획득되어야 하고, 따라서 이를 위한 다양한 분산 동기 알고리즘들이 활발히 연구되어 왔다. 하지만 대부분의 분산 동기 알고리즘에 관한 연구는 네트워크에 속한 모든 단말이 예외 없이 규칙을 따르는 경우에 한정되어 있다. 이 때문에 하나 이상의 단말이 기능 고장을 일으켜 오작동을 유발하거나, 혹은 단말 간 동기 획득을 방해할 목적으로 의도적인 오작동을 일으키는 단말이 네트워크에 존재하는 경우 기존 분산 동기 알고리즘으로는 단말 간 동기 획득을 보장할 수 없다. 이에 본 논문에서는 오작동이 존재하는 분산 네트워크에서도 효과적으로 단말 간 동기를 획득할 수 있는 신뢰도 기반의 적응적 컨센서스 알고리즘을 제안하고 실험적으로 검증하였다.
가변자속 영구자석 동기전동기는 자속의 변화에 따라 전동기의 제정수도 변화하므로, 수학적 모델 기반의 역기전력 추정 센서리스 제어를 적용하는 경우 제정수 오차로 인해 센서리스 제어 성능이 저하된다. 본 논문에서는 3kW급 가변자속 영구자석 동기전동기에 대해서 자속 가변에 따른 전동기 제정수 변화를 살펴보고, 이를 기반으로 가변자속 영구자석 동기전동기에 적합한 센서리스 제어 알고리즘에 대해 살펴보고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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