The linear motors are easily affected by load disturbance, force ripple, friction, and parameter variations because there is no mechanical transmission to reduce the effects of model uncertainties and external disturbance. For highspeed/high-accuracy position control of a linear-motor-driven two axes, a nonlinear adaptive controller including a cross-coupling algorithm is designed in this paper. The nonlinear effects such as friction and force ripple are estimated and compensated. An enhanced approach for cross-coupling algorithm is proposed to effectively improve the biaxial contour accuracy with the closed-loop stability. The proposed controller is evaluated through the computer simulations.
자기 기어는 기계식 기어와 동일하게 기어의 특성을 나타내면서 각 회전자가 접촉하지 않아 마찰에 의한 소음 및 발열, 유지보수문제에서 기계식 기어보다 유리하다. 또한 권선계자를 사용하는 회전자를 적용할 경우 기어의 출력조절은 물론, 기어비 및 위급상황에서 자체적인 구동차단까지 가능하여 자기 기어의 활용가능성은 무한하다. 하지만 권선계자를 사용할 경우 영구자석과 철심간의 흡인력에 의한 코깅토크가 나타나게 되고 이는 회전자의 진동을 유발하는 토크 리플성분의 증가로 이어진다. 따라서 본 논문에서는 권선계자를 사용하는 회전자의 토크 리플을 저감하기 위해 회전자의 다양한 형상을 분석하였으며, 자기 기어의 토크 리플을 저감하기 위한 최적의 형상을 제시하였다.
본 논문에서는 고압 대전력 3상 유도전동기의 고정자 권선을 이용한 전압원 인버터의 병렬운전 방식을 제안한다. 현재 사용되고 있는 대부분의 4극 이상 대전력 유도전동기는 각 상의 권선이 외부에서 접근이 가능하도록 외부단자가 설치되어 있으며, 이들 외부 단자를 이용하여 복수대의 전압원 인버터를 병렬운전 하여 대전력 유도전동기를 구동할 수 있다. 이와 같이 고압 대전력 유도전동기를 복수 개의 전압원 인버터를 병렬 운전하여 구동할 경우, 특정 인버터의 고장발생 시 비록 구동 토오크는 감소될지라도, 나머지 인버터로 시스템을 계속 구동할 수 있어 시스템의 고장대처능력을 향상시킬 수 있다. 또한 병렬 운전되고 있는 각 인버터의 스위칭 동작에 대해 서로 위상차를 갖게 함으로서, 등가 스위칭 주파수를 증가시켜 출력 토오크 리플 감소와 입력 전류 리플 감소, DC Link 커패시터의 크기 감소와 같은 좋은 특성을 얻을 수 있다. 또한 각 인버터로의 전력의 분산에 의해 시스템에서 발생하는 EMI영향을 감소시킬 수 있다. 본 논문에서는 제안한 방식을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 특성을 증명하였다.
Weinberg 컨버터는 입출력 전류 리플이 작아 필터 사이즈가 작고, 스위치 및 다이오드가 소프트 스위칭을 하여 높은 효율을 갖는 장점으로 인해 정지궤도 위성용 배터리 방전 조절기와(Battery Discharge Regulator, BDR) 같이 높은 전력밀도 및 높은 효율을 요구하는 제품에 유용한 승압형 컨버터이다. 최근 정지궤도 위성의 큰 전력 요구사양에 맞춰 버스 전압 사양이 커지면서 Weinberg 컨버터는 몇 가지 문제점을 갖게 되었다. 첫째 다이오드의 큰 순 방향 전압 강하로 인해 도통 손실이 증가한다. 둘째 다이오드의 기생 커패시터와 누설 인덕턴스간의 공진으로 인한 전압 맥동이 심화되면서 EMI 특성이 악화된다. 셋째 스위치 턴-오프 시 발생하는 큰 출력 전류 스파이크로 인해 출력 필터 크기가 커진다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 개선하기 위해 추가 스위치 및 커패시터를 이용해 다이오드 차단시 그 전압을 기존보다 크게 낮춤으로 써 도통 손실 개선 및 EMI 특성 개선을 하는 방법을 제안한다. 또한, 출력 필터 사이즈 저감을 위해 출력 전류 리플을 줄일 수 있는 추가 스위치의 적절한 구동 방법에 대해 제안한다. 제안하는 컨버터는 더욱 높은 전력 밀도 및 효율을 얻을 수 있어 차세대 정지궤도 위성용 BDR에 적합하다. 본 컨버터는 100V/750W의 출력전압/전력을 갖는 시작품을 통해 그 유효성을 검증하였다.
단 1차형 영구자석 선형 동기 전통기(PMLSM)는 디텐트력과 단부력에 의한 큰 토크 리플을 갖는 문제점이 있다. 본 논문에서는 영구자석 선형 통기 전동기의 디텐트력을 줄이기 위해 영구자석의 극수와 전기자의 슬롯수의 비를 변경한 새로운 구조의 단 1차형 영구자석 선형 동기 전동기를 제안하였으며, 단부력을 줄이기 위하며 고정자의 길이 조정 및 챔퍼링을 통하여 영구자석 선형 동기 전동기를 설계하였다.
영구자석 선형 동기 전동기(PMLSM)는 코깅력과 단부력에 의한 큰 추력 리플을 갖는 문제점이 있다. 본 논문에서는 영구자석 선형 동기 전동기의 디텐트력을 줄이기 위해 영구자석의 극수와 전기자의 슬롯수의 비를 변경한 새로운 구조의 단 1차형 영구자석 선형동기 전동기를 제안하였으며, 단부력을 줄이기 위하여 전기자의 길이 조정 및 챔퍼링을 통하여 영구자석 선형 동기 전동기를 설계하였다.
연료전지로부터의 낮고 변동폭이 큰 전압을 안정되게 승압시키기 위하여 부스트 컨버터가 사용되고 있으며 전기적인 절연이 요구되지 않는 응용에서는 손실, 가격 및 부피 상승의 원인이 되는 고주파변압기가 없는 무변압기형의 부스트 컨버터가 장점을 갖는다. 본 논문에서는 $6{\sim}8$배의 실제 사용 가능한 승압비를 가지며 입출력 전류리플이 매우 작은 새로운 무변압기형 부스트 컨버터를 제안하고 모의실험을 통하여 그 타당성을 검증한다.
데이터 그리드는 전 세계적인 데이터 공유를 목적으로 하는 그리드이다. 이를 위해서는 리플리카의 관리가 필수적이다. 본 논문에서는 이러한 리플리카의 효율적이고 수월한 관리를 위해서 글로버스 툴킷에서 제공하는 API 를 이용하는 웹 기반 Replica Manager 를 제안한다. 이 시스템을 통하여 많은 응용 과학자들이 자신의 실험 결과나 시뮬레이션 결과를 다른 사람들과 쉽게 공유할 수 있도록 함으로써 연구력 향상에 도움을 줄 것이라고 기대한다. 또한 이 시스템을 GPDK 에 통합함으로써 GPDK의 기능을 확장할 수 있을 것이라고 기대한다.
본 논문은 페달력과 전기 구동력을 동시에 사용하는 하이브리드 3륜 전기자전거의 구동부에서 보조력의 제어에 토크리플이 억제될 수 있도록 역기전력 함수를 이용한 PAS(Power assist system)을 제안한다. 제안된 방식에서는 하이브리드 3륜 전기자전거의 구동력을 제공하는 BLDC(Brushless DC) 전동기의 역기전력 형상과 토크 사이의 상관관계를 바탕으로, 사용자의 요구 토크에 대하여 추정된 역기전력 역함수를 통해 지령 전류를 발생하고, 지령전류의 제어에는 추정된 역기전력함수를 사용하여 제어 성능을 향상시킨다. 연속적인 역기전력의 추정에는 홀센서의 위치각과 추정속도를 통해 연속적인 위치각을 추정하고, 이를 통해 룩-업 테이블의 실제 역기전력 데이터와 위치 보정값을 사용하게 된다. 하이브리드 3륜 전기자전거의 제안된 PAS 제어 방식은 시뮬레이션을 통해 가능성을 검증하였다.
선형동기전동기는 고추력, 고정밀 운전을 요하는 시스템에 많이 사용되고 있는데, 추력 증가에 따른 추력 리플의 증가는 고정밀 위치제어에 어려움을 주기도 한다. 철심형 선형동기전동기에서는 자석 배열과 철심 치형상의 상호 관계에 의해 발생하는 디텐트력의 영향이 매우 크므로 이를 저감하기 위한 철심 구조의 설계가 필요하다. 본 논문에서는 실제 제작성을 고려하여 치와 철심부의 챔퍼링, 길이 변경, 자석 배열의 스큐 적용 등을 통해 선형동기전동기의 디텐트력을 저감하기위한 설계법을 제시하고 그 효과를 시험기의 제작 및 실험을 통해 증명하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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