• 한국산업정보학회논문지
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• 제24권1호
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• pp.39-44
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• 2019

고온 초전도 (HTS) 발전기는 무게, 크기 및 효율의 장점 때문에 활발히 연구되어왔다. 대규모의 초전도 풍력 발전기는 매우 저속의 고토크 회전 기계이다. 이 기계에서는 높은 전자기력과 토크가 중요한 문제이다. 하나의 축에 직렬로 연결된 2개의 발전기는 고토크의 문제를 극복하기위한 하나의 해결 방안이 될 수 있다. 본 논문에서 저자는 15 MW 급 HTS 발전기를 설계하고 분석했다. 3D 유한 요소법을 사용하여 15 MW HTS 발전기의 자기장 분포 및 토크 성능을 확인하였다. 결과적으로 설계된 발전기는 기존의 발전기보다 적은 토크를 생성한다. 제시된 15 MW 초전도 발전기의 설계방식은 대용량 초전도 풍력 발전기의 제작에 있어 고토크로 인한 문제를 해결하는데 활용될 수 있다.

• 전력전자학회논문지
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• 제7권6호
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• pp.509-516
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• 2002

본 논문에서는 신경회로망을 이용한 스위치드 릴럭턴스 전동기(Switched Reluctance Motor, SRM)의 간편한 순시토크 추정기법과 스위칭 각 제어에 관해 연구하였다. 간단한 구조와 높은 효율 등의 많은 장점을 가지고 있는 SRM은 부하토크와 회전속도에 따라 운전특성이 달라지므로 최적운전을 위해서는 스위칭 각 제어가 필수적이다. 이러한 스위칭 각은 고정자 및 회전자 극호각, 토크 및 속도 능의 여러 변수들에 따라 달라지기 때문에 적정 스위칭 시점을 결정하는데 있어서 어려움이 있다. 따라서 본 논문에서는 부하토크 및 회전속도에 따라 효율이 가장 높은 적정 스위칭 각을 실험을 통해 선정한 후 신경회로망(Neural Network, NN)을 이용하여 전동기 제어에 적용하는 방안에 관해 고찰하였다. 또한 스위칭 각 제어에 있어서 필수적인 순시토크의 추정에 있어서도 신경회로망을 이용하여 인덕턴스의 비선형적인 특성이 고려되도록 하였다. 구현된 스위칭 각 제어기를 실제 시스템에 적용하였으며, 고효율 측면에서 선정된 스위칭 각 제어기의 동특성을 확인함으로써 스위칭 각 제어기의 적합성을 검증하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.174-184
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• 2017

본 논문은 철도 차량용 electro-mechanical brake (EMB)의 클램핑 포스 과도응답 향상을 위한 토크 예측 제어 방법을 제안한다. 일반적으로 철도 차량에는 공압식 제동 시스템이 사용된다. 공압식 제동 시스템은 외부환경 변화에 민감하며, 과도응답 속도가 느리기 때문에 공주시간이 증가한다. 또한, 긴급 제동과 같은 기준 이상의 제동 토크를 인가하는 경우에 제동 효율이 낮은 단점이 있다. 이러한 공압식 제동 시스템의 단점은 철도 차량용 EMB 시스템을 적용하여 극복할 수 있다. 철도 차량용 EMB 시스템은 차량의 축중을 감소시키고, 설계 공간을 확보하기 때문에 연비 증가 및 설계 유연성 확보 등의 장점을 갖는다. 본 논문에서는 철도 차량용 EMB의 클램핑 포스 과도응답 향상을 위한 제어 방법을 제안한다. 제안하는 제어 방법의 타당성은 시뮬레이션을 통해 검증한다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제13권3호
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• pp.1202-1211
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• 2018

In this paper, induction machine operation efficiency and torque is improved using Machine Learning based Gene Optimization (ML-GO) Technique is introduced. Optimized Genetic Algorithm (OGA) is used to select the optimal induction machine data. In OGA, selection, crossover and mutation process is carried out to find the optimal electrical machine data for induction machine design. Initially, many number of induction machine data are given as input for OGA. Then, fitness value is calculated for all induction machine data to find whether the criterion is satisfied or not through fitness function (i.e., objective function such as starting to full load torque ratio, rotor current, power factor and maximum flux density of stator and rotor teeth). When the criterion is not satisfied, annealed selection approach in OGA is used to move the selection criteria from exploration to exploitation to attain the optimal solution (i.e., efficient machine data). After the selection process, two point crossovers is carried out to select two crossover points within a chromosomes (i.e., design variables) and then swaps two parent's chromosomes for producing two new offspring. Finally, Adaptive Levy Mutation is used in OGA to select any value in random manner and gets mutated to obtain the optimal value. This process gets iterated till finding the optimal value for induction machine design. Experimental evaluation of ML-GO technique is carried out with performance metrics such as torque, rotor current, induction machine operation efficiency and rotor power factor compared to the state-of-the-art works.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권8호
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• pp.107-114
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• 2003

본 연구에서는 터빈 전효율의 불확도에 영향을 미치는 측정변수들의 불확도에 대한 영향을 실험의 결과로부터 분석하였다. 실험에 사용된 터빈은 축류형 3차원 단단터빈으로써 평균반경에서 반동도가 0.373이며 상온저압 상태에서 실험이 수행되었다. 입구전압력과 출구전압력에 의하여 발생되는 불확도는 전효율의 불확도에 전파되는 영향이 상당히 크게 나타나므로 상온저압시험에서는 높은 정밀도를 갖는 압력계를 사용하여야 한다. 측전변수의 불확도가 효율의 불확도에 차지하는 영향은 토오크에 의하여 발생되는 불확도가 가장 크게 나타났으며 회전수의 불확도가 가장 적었다. 토오크의 불확도 영향은 회전수의 증가에 따라 증가하는 경향이 있다. 전압력의 경우는 출그측에서의 불확도가 입구측에 비하여 영향력이 크게 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권11호
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• pp.395-402
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• 2016

이 논문은 직렬형 머니퓰레이터의 관성 성질을 고려하여 에너지 효율을 향상 시키기 위한 설계 방법에 대해 논하였다. 이 방법은 운동방정식에 가장 많은 영향을 끼치는 관성 행렬을 분석하여 최적화 문제의 구속 조건에 대입하는 방식이다. 이를 위해, 첫 번째로 초기에 설계된 머니퓰레이터에 대한 동적 모델링을 도출하고 여기서 표현되는 관성 행렬의 특성을 분석한다. 두 번째로 분석된 관성 행렬의 변화 정도를 정량화하는 지표를 정의하여 구속 조건과 설계 파라미터의 경계조건을 설정하였다. 마지막으로 토크를 목적 함수로 정하고 앞서 정의된 구속 조건과 경계조건을 통하여 최적화를 수행한다. 또한, 목적 함수 외에 관성, 에너지 및 질량에 관련된 보조 지표를 정의하고 최적화된 파라미터가 요구성능을 만족하는지 다시 한번 확인하는 과정을 거치는 설계 알고리즘을 제안하였다. 제안한 설계 알고리즘의 수행 결과로 토크 최소화를 통하여 에너지 효율이 향상되었으며, 제안된 방법을 공간상의3 자유도 직렬 머니퓰레이터에 시뮬레이션 테스트 하였다. 이 설계 알고리즘은 일반적으로n 자유도를 가지는 머니퓰레이터에도 적용이 가능하다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2003년도 제20회 춘계학술대회 논문집
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• pp.123-126
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• 2003

실험에서 측정변수에 발생되는 불확도가 터빈 전효율의 불확도에 미치는 영향을 실험을 통하여 분석하였다. 단단 축류형 3차원 터빈이 실험에 사용되었으며 평균반경에서 반동도가 0.373이며 상온 저압 상태에서 실험이 수행되었다. 입구/출구전압력에 의하여 발생되는 불확도는 터빈 전효율의 불확도로 전파되는 영향이 상당히 크게 나타나므로 상온저압시험에서는 높은 정밀도를 갖는 압력계가 필요하게 된다. 측정변수의 불확도가 전효율의 불확도에 차지하는 영향은 토오크에 의하여 발생되는 불확도가 가장 크게 나타났으며 회전수에 의한 불확도가 가장 적었다. 토오크의 불확도 영향은 회전수의 증가에 따라 증가하는 경향이 있다. 전압력의 경우는 출구측에서의 불확도가 입구측에 비하여 영향력이 크게 나타났다.

• 동력기계공학회지
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• 제12권1호
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• pp.13-19
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• 2008

In this study, a variable induction and exhaust system is applied to turbocharged diesel engine to improve the volumetric efficiency, especially, in a low and transient engine speed range where much of the pollutant matters are expelled out. The volumetric efficiency is known as one of the most important factor which affects significantly engine performance, fuel economy and further emission and noise level. As the torque increase with the engine speed up, the gas flow in an exhaust pipe become pulsating and then has an effect on boost up capacity of air charging into the cylinder and expelling capacity to atmosphere simultaneously. But at a low and idling speed, the pulsation effect was not so significant. Accordingly, resonator was employed to compensate their loss. The variable induction system consists of the secondary pipe, resonator, intercooler, and torque variance were examined with extended operating conditions. In the mean time, for interpretation and well understanding for the phenomena of wave action that arising during intake and exhaust process between turbocharger and variable intake system, the concept of the combined supercharging was introduced. Some of results are depicted which deal with a pressure history during valve events of induction process. Consequently, by the governing of these phase and amplitude of pulsating wave, it enables us to estimate and evaluate for the intake system performance and also, designing stage of the system layout.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.5-14
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• 2017

A fan-motor assembly in a vacuum cleaner is analyzed through system-level analysis method. This system consisted of three components, a fan, motor, and the flow resistance of the motor, or of the vacuum cleaner. System-level analysis method is characterized by the combination of torque matching at a constant throttling condition between the fan and the motor and the pressure drop at a constant flow rate due to the flow resistance of the motor, or of the vacuum cleaner. The performance characteristics of the fan-motor assembly and the vacuum cleaner system could be predicted over the whole range of operation, based on the characteristics of each component. The predicted performance of the vacuum cleaner system through system-level analysis agreed well with the experimental results within 4.5% difference of pressure and 6% difference of the efficiency. The effect of flow resistance of a motor is investigated and it is found that the efficiency decrease of fan-motor assembly at the constant flow rate due to the flow resistance of a motor is determined by the flow resistance ratio(FRR), which is defined as a ratio of flow resistance of motor and the flow resistance of a constant throttling condition of a given point. The fan-motor assembly(S2 model) was modified to reduce the FRR from 9.0% to 2.4% and the experimental result shows that the efficiency of S2 model was improved by about 3% at best efficiency point.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
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• pp.2690-2695
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• 2007

This work presents numerical optimization for design of a blade stacking line of a low speed axial flow fan with a fast and elitist Non-Dominated Sorting of Genetic Algorithm (NSGA-II) of multi-objective optimization using three-dimensional Navier-Stokes analysis. Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations with ${\kappa}-{\varepsilon}$ turbulence model are discretized with finite volume approximations and solved on unstructured grids. Regression analysis is performed to get second order polynomial response which is used to generate Pareto optimal front with help of NSGA-II and local search strategy with weighted sum approach to refine the result obtained by NSGA-II to get better Pareto optimal front. Four geometric variables related to spanwise distributions of sweep and lean of blade stacking line are chosen as design variables to find higher performed fan blade. The performance is measured in terms of the objectives; total efficiency, total pressure and torque. Hence the motive of the optimization is to enhance total efficiency and total pressure and to reduce torque.