• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 추계학술대회
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• pp.10-12
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• 2019

영구자석 동기 전동기는 높은 효율과 전력 밀도 등의 장점때문에 자동차나 엘리베이터 등 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다. 영구자석 동기 전동기의 구동에는 여러가지 이유로 인해 고조파 토크 리플이 존재한다. 이러한 토크 리플은 속도 리플을 유발하여 소음이나 진동의 원인이 되며, 그 분포가 전동기의 구조나 운전점에 따라 변화하기 때문에 제어 성능에 매우 큰 영향을 준다. 본 연구에서는 영구자석 동기 전동기의 운전점에 따라 변화하는 토크 리플을 상쇄하기 위해 주입할 최적의 고조파 토크를 실시간으로 추적하는 방법을 제안한다. 제안된 방법에서는 속도 제어 중 토크 리플에 의해 발생하는 속도 리플을 적분하여 평가지표로 삼고, 속도 리플이 감소하는 방향으로 주입할 고조파 토크의 크기와 위상을 조정한다. 이 방법은 제정수 추출이나 회전자의 위치 별 토크 테이블 없이 운전 조건의 변화에 따라 토크 리플의 최적 보상점을 추적한다는 장점이 있다. 제안된 방법의 효과는 시뮬레이션을 통해 검증되었다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2020년도 전력전자학술대회
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• pp.433-434
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• 2020

본 논문은 단상 영구자석 동기 전동기의 가변속 운전을 위한 가변 비례공진 전류 제어 기법을 제안한다. 단상 영구자석 동기 전동기의 전류 제어 시 3상 교류 전동기에 널리 적용되는 벡터 제어를 적용할 경우, 필연적으로 좌표변환 및 가상의 q축 성분 생성을 위한 과정이 요구된다. 하지만, 단상 영구자석 동기 전동기의 구조적인 특징을 고려하여 비례공진 제어 기법을 적용하게 되면 3상 교류 시스템에서 필요로 하는 추가적인 좌표변환 과정이 요구되지 않는다. 이에 본 논문에서는 가변속 운전에 따른 공진 주파수 변화를 반영한 가변 비례공진 전류제어 기법을 제안하고자 한다. 제안한 전류 제어 기법의 효용성을 검증하기 위해 다수의 실험을 진행하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.398-403
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• 2008

전동차용 견인전동기 시스템은 저항 및 쵸퍼 제어에 의한 직류 전동기 방식에서 인버터 제어에 의한 유도전동기 방식으로 발전하였다. 오늘날 유도전동기 기술은 어느 정도 성숙기에 접어들었지만 최근에는 소음제거, 효율 극대화 및 유지보수 비용 절감 등의 이점이 있는 감속기를 제거한 직접 구동용 영구자석 전동기가 새로이 각광받고 있다. 특히 기계적으로 견고한 매입형 영구자석 동기전동기는 출력/토크 밀도가 높고 약계자 제어성이 우수하며 고효율 운전이 가능하다. 본 논문은 자기적 포화특성이 심한 영구자석 전동기를 대상으로 고급화된 비선형 수치해석 기법을 적용하여 설계된 전동기의 특성해석을 나타낸다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제9권2호
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• pp.317-326
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• 2008

본 논문은 MATLAB/SIMULINK와 dSPACE 1104 시스템을 사용하여 표면부착형 영구자석 동기전동기 벡터제어를 구현하였다. 영구자석 동기전동기는 고정자 전류를 자속발생 전류성분과 토크발생 전류성분으로 분리하고 이를 각각 독립적으로 제어함으로써 타여자 직류전동기처럼 다루는 것이 가능하기 때문에 기존의 직류전동기 제어에 사용되던 각종 제어 알고리즘을 적용하는 것이 가능하게 된다. 본 연구에서는 표면 부착형 영구자석 동기 전동기의 벡터제어를 구현하기 위하여, 먼저 MATLAB/SIMULINK 프로그램으로 영구자석 동기 전동기를 모델링하고 속도제어 부에는 비례-적분 제어기를, 전류제어 부에는 비간섭 비례-적분 제어기를 설계하여 제어기의 응답을 미리 확인하였다. 그리고 설계된 제어기의 성능을 입증하기 위하여 dSPACE DS1104 R&D Board에 시뮬레이션을 통해 구현된 영구자석 동기전동기 벡터 제어 프로그램을 다운로드하여 실험을 통해 제안된 벡터제어 시스템의 타당성을 입증하였다

• 전기전자학회논문지
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• 제23권3호
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• pp.1020-1026
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• 2019

본 논문에서는 단상 영구자석 동기 전동기의 고속 센서리스 운전을 위한 회전자 자극 검출 알고리즘을 제안한다. 일반적으로 단상 영구자석 동기 전동기의 센서리스 운전은 오픈 루프 기동 후 특정 속도 영역에서 센서리스 운전으로 전환된다. 이와 같은 오픈 루프 기동 과정에서 단상 영구자석 동기 전동기의 일정한 회전 방향을 유지하기 위한 회전자 자극의 검출이 필수적이다. 본 논문에서는 자기적 비대칭을 갖는 단상 영구자석 동기 전동기의 특성을 고려하여 전류 제어기 기반의 옵셋 전류 및 고주파 전압 신호를 활용한 회전자 자극 검출 기법을 제안한다. 제안한 알고리즘은 다수의 실험을 통하여 회전자 자극 검출의 유효성과 유용성을 확인하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 춘계학술대회 논문집 전기기기 및 에너지변환시스템부문
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• pp.223-225
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• 2006

본 논문에서는 매입형 영구자석 동기전동기(IPMSM)의 속도추정을 위한 새로운 센서리스 알고리즘을 제안한다. 매입형 영구자석 동기 전동기의 기본 전압 방정식을 이용하여 회전자의 자속을 추정하고, 위상고정루프(PLL)를 사용하여 회전자의 위치와 속도를 추정하는 방법으로 센서리스 알고리즘을 구성하였다. Matlab SIMULINK를 이용한 시뮬레이션과 실험을 통하여 제안된 알고리즘을 검증하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.607_608
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• 2009

일반적으로 매입형 영구자석 동기전동기는 영구자석의 사용량이 많을수록 돌극비를 향상 시킬 수 있으므로 발생토크 중 릴럭턴스 토크의 비중을 키울 수 있다. 이는 토크 발생 시 입력전류를 저감시켜 동손이 감소하고 효율을 향상시키는 효과를 기대할 수 있다. 하지만 최근에 희토류계 영규자석의 가격 상승으로 인하여 영구자석 형 전동기 개발에 있어 제약이 따르는 상황이며 가격 경쟁력을 위하여 영구자석의 사용량을 저감시키는 노력을 기울이고 있다. 본 논문에서는 HEV 구동용 매입형 영구자석 동기전동기를 대상으로 영구자석 사용량 저감 설계에 대하여 다루고자 한다. 영구자석 사용량 저감은 영구자석의 두께를 변경시켜서 검토하였으며 실험을 통한 영구자석의 감자특성을 검토하여 최적의 두께를 결정하였다. 영구자석 두께 저감에 따라 감소한 최대출력 확보를 위하여 회전자의 형상설계를 기계적 구조해석과 병행하여 수행하였다. 최종으로 설계된 모델의 특성은 Prototype과 비교하여 성능만족 여부 및 영구자석 사용량 변화를 확인하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2011년도 전력전자학술대회
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• pp.290-291
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• 2011

본 논문에서는 전압 사용율 증대를 통한 매입형 영구자석 동기 전동기의 약자속 운전 성능 향상 방법을 제시한다. 팬, 펌프 등과 같이 고속 운전이 빈번한 분야에 사용되는 매입형 영구자석 동기 전동기는 운전 속도에 따라, 적절한 약자속 운전 방법이 필요하다. 본 논문에서는 전류 지령 수정을 하는 매입형 영구자석 동기전동기의 약자속 운전 방법을 제시하고, 실험을 통하여 그 타당성을 입증하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2018년도 전력전자학술대회
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• pp.420-421
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• 2018

본 논문에서는 표면부착형 영구자석 동기전동기(SPMSM)를 위한 센서리스 제어방법을 실험을 통해 검증하고자 한다. 동기전동기의 벡터제어를 위하여 엔코더나 레졸버를 이용하면 비용이 증가할 뿐만 아니라 유지 보수가 필요하기 때문에 동기전동기의 센서리스 모터제어 기법이 요구되고 있다. 또한, 동기전동기의 센서리스 모터 제어를 위해서는 정확한 회전자의 위치와 속도가 필요하므로 본 논문에서는 영구자석 동기전동기의 수학적 모델을 통하여 위치와 속도를 추정한다. 회전 중 발생하는 역기전력을 통해 추정 위치 오차를 얻으며, 추정 오차가 0이 되도록 추정기를 구성하여 이를 실험을 통해 검증하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.732-733
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• 2015

본 논문에서는 외전형 영구자석 동기전동기(Outer rotor Permanent Magnet Synchronous Motor)의 회전자 형상에 따른 토크특성을 비교하였다. 표면부착형 영구자석(SPM) 형태의 FAN용 PMSM을 설계하고 이 모델을 기준으로 동일한 외경사이즈를 갖지만 더 높은 토크 밀도를 갖는 4가지 매입형 영구자석(IPM) 형태의 PMSM을 제시한다. Finite Element Analysis(FEM)을 통하여 각 모델의 특성을 해석하고 자석 사용량과 토크를 비교 및 분석하였다.