본 연구에서는 3상 변조된 RLL(Random Lead-Lag) PWM 보다 스위칭 소음의 스펙트럼 광역화의 관점에서 비교적 우수한 2상 변조된 RLL-PWM기법을 제안하고, 유도모터 속도제어 시스템을 제작하여 그 타당성을 확인하였다. 공간벡터 RPWM(Random PWM)의 발생은 TMS320C31 DSP에 의하고 있으며 균일한 확률 분포를 갖는 랜덤 발생 함수에 의하여 각 상의 펄스를 랜덤하게 배치하였다. 부하가 있는 상태에서 유도모터의 일정 v/f 속도 제어 성능을 3상 및 2상 중앙정렬 SVM(Space Vector Modulation), 3상 변조된 RLL-PWM 그리고 제안된 2상 변조된 RLL-PWM과 비교 검토한 결과, 일정 v/f 속도 제어의 성능은 모두 유사하였다. 그러나 제안된 방법은 전압, 전류 및 스위칭 소음 스펙트럼의 광대역화 효과의 측면에서 종전의 방법보다 우수함을 확인할 수 있었다.
표면상에서의 흡착현상 중, 특정한 압력에서 흡착량이 불연속적으로 급격하게 증가하는 2상 공존현상을 이론적으로 설명하기 위하여 2차원 클러스트 응집모형을 도입하였다. 이 2차원 클러스트 응집모형에 기초적인 통계열역학과 미정계수법을 적용하여 흡착등온식을 유도하였으며, 유도된 흡착등온식은 표면흡착에서의 2상 공존현상이 흡착입자들 간의 강한 인력에 의한 것임을 정성적으로 잘 보여주었다.
도로 환경 모니터링을 위한 센서 노드의 전력원으로 유도풍을 이용한 압전에너지 하베스팅 기술은 기존 재생 에너지의 설치 및 작동 조건에 영향을 받지 않고, 도로상에 주오염원인 자동차에서 발생되는 폐에너지를 활용하는 친환경적 에너지 순환시스템을 구현하는 핵심 요소이다. 차량 유도풍에 의해 발생되는 풍압으로 도로 상의 구조물에 진동을 유발한다. 이 때 발생한 진동 에너지는 압전체를 통해 전기 에너지로 변환, 저장할 수 있다. 이렇게 저장된 에너지는 센서의 구동과 무선 데이터 송수신을 위한 센서 노드의 전력원으로 사용함으로써 별도의 전력원이 필요없게 된다. 본 연구에서는 60km/h로 주행하는 한 대의 차량에 의해 2.7m/s의 유도풍이 발생하여 0.6g로 도로 상의 구조물에 에너지를 전달하게 된다. 전달된 에너지가 압전체를 통해 15uJ 전기에너지로 저장된다.
본 연구는 3상 소형 유도전동기의 고정자 권선 고장의 효과적인 진단을 위하여 고정자 전류에 대하여 Park's Vector를 이용한 기법을 적용하였다. 본 기법은 고정자 3상 전류를 측정하여 Park's vector 변환을 통하여 직축, 횡축 전류로 변환하고 이를 이용하여 고장 진단을 위한 Park's Vector Pattern을 통하여 고장진단을 수행하였다. 제안한 방법의 유용성을 확인하기 위하여 고정자 권선 한 상에 2턴, 10턴, 그리고 20턴의 단락고장을 발생시켜 정격부하의 25%, 50%, 100%에 대하여 부하변동에 따른 각각의 단락고장의 경우와 정상 전동기의 Park's Vector Pattern 비교하였으며 그 유용성을 확인하였다.
2상 유도전동기의 벡터제어를 위해서는 전동기로 입력되는 상전류를 실시간으로 측정해야 한다. 일반적으로 전동기의 상전류는 인버터의 출력단에 2개의 홀전류센서를 삽입하여 측정한다. 그러나, 홀전류센서는 가격이 비싸고, 2상 유도전동기용 벡터제어 인버터는 주로 시스템의 가격이 낮은 저전력 응용분야를 대상으로 연구가 진행되고 있으므로 홀전류센서를 사용하는 것은 경제성 측면에서 부적합하다. 따라서, 본 논문에서는 인버터의 출력단에 고가의 홀전류센서 대신 션트저항을 삽입하고, 이것의 양단 전압을 차동 증폭기로 증폭하여 모든 운전영역에서 정밀하게 상전류를 측정하는 방법을 제안한다. 이를 220[V]/360[W]급의 2상 유도전동기 벡터제어 인버터에 적용하였으며, 제안된 방법의 유효성은 컴퓨터 시뮬레이션과 실험을 통하여 검증하였다.
미사일의 표적 충돌각을 원하는 각도로 제어하는 것은 표적의 취약점을 공략하기 위해 필수적인 기술이다. 표적 타격 지점 및 충돌각을 고려하지 않으면 타격에 성공하였다고 하더라도 표적의 방어 능력이 좋거나 신관이 충돌각에 민감하면 표적의 효과적인 파괴에 실패할 수도 있다. 이런 경우 유도 미사일의 종말 유도 효율을 증가시키기 위해 미사일이 표적을 타격하는 각도인 표적 충돌각(Impact Angle)을 제어할 수 있으면 적정 비행경로의 설정에 유리하고 우회공격 등이 가능할 뿐 아니라 미사일 탄두의 효과를 극대화할 수 있다. 하지만 이러한 장점을 갖는 표적 충돌각 유도 기법에 대한 연구는 아직 활발하게 행해지고 있지는 못하다. 기존 연구 결과들은 2차원 평면상에서의 충돌각 제어만을 다루고 있어, 요와 피치 채널의 커플링 문제가 있는 BTT 미사일에 적용하기가 어렵다는 문제점을 갖고 있다. 또한 미사일 동역학을 무시하거나 단순화하여 문제를 풀고 있기 때문에 실제 상황에 적용이 어렵다는 단점이 있다. 본 논문에서는 3차원 공간상에서의 롤 명령을 모두 포함하면서 동시에 미사일 자동조종제어기, 핀 구동기 동역학을 모두 고려한 새로운 BTT 미사일의 표적 충돌각 유도 기법을 제안한다.
본 논문은 단상 반파 PWM 정류기와 3상 2-leg 인버터를 결합한 단상-삼상 컨버터 회로에서 전원전압의 센서를 제거하여 3상 유도전동기를 저가형으로 구동하는 방법을 제안하고자 한다. 전원전압의 센서를 제거하기 위해 전원 전류의 실측치와 제어기 내의 모델전류가 일치하도록 관측기를 구성하여 전원전압을 추정한다. 본 논문에서 제안한 기법을 사용할 경우 스위칭 소자와 센서 수를 줄이면서 직류전압 일정제어, 입력전류의 정현제어 및 단위 역률 제어가 가능하고 VVVF 교류전압을 얻을 수 있다는 장점이 있다. 3[Hp]의 3상 유도전동기의 V/f 구동에 적용한 실험결과로 제시된 알고리즘의 타당성을 검증한다.
전기적 기계적 에너지 변환장치로서의 2상유도전동기 braking 현상의 고도적인 dynamics를 정확히 고찰하기 위하여 직류제동과 프라킹(plugging)의 두 현상을 취급하였는데, Larangian 방법에 의하여 도출된 일반화된 전기기계의 운동방정식을 선형변환으로서 .alpha..betha.dq 변환, +-, fb변환 등을 행하여 변형시킨 식에 위 각 현상의 조건을 대입 계산으로 푸는 한편, 적의 비선형성을 갖는 운동방정식을 analog전자계산기에 씨뮤레이트한 후 각 조건 및 정수를 변화시켜 현상을 고찰하여 위 계산으로 얻은 곡선과 비교하였고, 다음에 실제기계의 실험으로 구한 자료를 첨가하였다.
본 논문에서는 2상 유도전동기의 가변속장치인 2-레그 및 4-레그 2상 인버터의 PWM 방식을 제안하였다. 기존의 SVPWM방식을 2-레그 인버터에 적용하기가 복잡하나, 본 논문에서는 캐리어 삼각파 PWM방식으로 단순화시켰다. 4-레그 인버터의 경우 전압벡터가 16개가 되어 전형적인 공간전압벡터이론을 적용하기가 복잡하다. 따라서, 본 논문에서는 이를 대신하여 2-레그 인버터형 삼각파 PWM방식을 기본으로 하여 4-레그 인버터에 적용할 수 있는 삼각파 PWM파형으로 단순화하였다. 제안된 2상 PWM방식에 대한 타당성을 확인하기 위해 모의 실험과 실험이 실행되었다.
본 연구에서는 일반적으로 사용되고 있는 랜덤 수 발생 알고리즘인 LCG(Linear Congruential Generator)대신에 카오스 2중 텐트사상(Tent Mapping)에 의한 저 스위칭 소음 유도모터구동 시스템을 제안하였다. 2중 텐트사상에 의한 랜덤 수 발생을 위해 카오스 발생 영역인 $\lambda=0.99$에서의 2중 텐트사상의 분기도(Bifurcation Diagram)를 사용하였다. 카오스 랜덤수와 3상 기준 정현파는 80C196 마이크로 콘트롤러가 전담하고 있으며, 80C196으로부터 발생된 카오스 랜덤 수에 의하여 MAX038로부터 랜덤 주파수의 삼각파 캐리어가 발생된다. 기계적인 소음이 없는 ECB(Eddy current Brake)를 부하로 사용한 3상 유도모터 구동 장치를 제작하여 본 연구의 타당성을 입증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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