고속 운전을 위한 과변조 영역에서의 영구자석 동기전동기의 센서리스 제어 = Sensorless Control of a PM Synchronous Motorin Over Modulation Regions for High Speed Operation

국문 초록 (Abstract)

영구자석 동기전동기의 벡터제어 시 회전자 위치는 일반적으로 절대형 엔코더(Absolute encoder), 레졸버(Resolver) 및 홀센서와 같은 위치센서를 사용하여 검출한다. 그러나 이러한 센서는 가격이 비싸고 설치에 추가적인 공간이 필요하다. 에어컨, 냉장고 등 밀폐형 압축기(Hermetic compressor)의 경우 압축기 내부는 고온, 고압으로 인해 회전자 위치검출 센서를 사용할 수 없다. 이러한 단점을 극복하기 위하여, 영구자석 동기전동기의 센서리스 알고리즘에 대한 연구가 많이 진행되었다.
영구자석 동기전동기의 모델을 기반으로 한 회전자 위치 추정기에서는 영구자석 동기전동기의 3상의 전압 및 전류에 대한 정보가 필요하다. 3상 전류는 전류센서에 의해 측정되지만, 3상 전압은 일반적으로 전류 제어기의 출력인 지령전압(Reference voltage)을 사용하여 회전자 위치 추정기의 입력으로 사용된다. 고속영역에서 인버터는 속도를 증가시키기 위해 과변조(Over modulation) 영역에서 동작할 필요가 있다. 과변조 영역에서 지령전압은 전동기에 인가되는 실제전압과 다르기 때문에 지령전압을 사용하여 회전자 위치를 추정할 경우 실제 회전자 위치를 추정하는데 실패할 수 있다. 본 논문에서는 회전자의 위치와 속도는 확장역기전력 모델을 사용한 위치 추정 방식을 사용하며 위치 추정기에 인가되는 3상 전압은 추가적인 전압검출 회로에 의해 측정된 값을 사용한다. 영구자석 동기전동기의 고속운전 시 과변조 영역에서 제안된 알고리즘의 회전자 위치검출 및 제어특성은 시뮬레이션 및 실험을 통하여 검증하였다.

목차 (Table of Contents)

• 요 약
• 목 차
• 표 목 차
• 그림목차
• Ⅰ. 서 론
• Ⅱ. 영구자석 동기전동기의 모델링
• 2.1 등가회로 및 abc축 모델링
• 2.2 영구자석 동기전동기의 dq 좌표 변환
• 2.3 영구자석 동기전동기 dq축 모델링
• Ⅲ. 센서리스 제어
• 3.1 Extended EMF 센서리스 제어
• 3.2 과변조 영역에서의 센서리스 제어
• 3.2.1 과변조 영역
• 3.2.2 과변조 영역에서의 센서리스 제어 문제점
• 3.3 제안하는 센서리스 제어
• 3.3.1 출력전압 측정방식
• 3.3.2 측정지연 보상방법
• Ⅳ. 모의해석
• 4.1 모의해석 구성
• 4.2 모의해석 결과
• Ⅴ. 실험
• 5.1 실험 셋트 구성
• 5.2 실험 결과
• Ⅵ. 결론
• 참고문헌
• abstract
• 감사의 글