외부부하에 의해 회전중인 표면부착형 영구자석 동기전동기의 역기전력기반 센서리스 제어 알고리즘

국문 초록 (Abstract)

영구자석 동기전동기는 직류전동기 및 유도전동기와 대비하여 높은 효율과 우수한 제어성능으로 여러 분야에서 많이 사용된다. 벡터제어를 위해서는 회전자의 위치정보를 알아야하며 통상적으로 위치검출용 센서를 사용하여 위치정보를 검출하여 제어가 이루어진다. 위치검출용 센서는 비용상승, 설치공간필요, 신뢰성이 낮다는 단점이 있으며 이를 보안하기 위하여 센서리스 제어 알고리즘이 사용되며 본 논문에서는 역기전력 기반 센서리스 제어 알고리즘이 사용된다. 전동기의 모델을 기반하여 위치정보를 갖고 있는 역기전력을 추정한 후 PLL을 통하여 최종적으로 위치와 속도를 추정하게 된다. 초기에는 역기전력크기가 작아 추정된 위치, 추정된 속도에 신뢰성이 떨어지므로 초기기동 알고리즘을 통하여 속도를 증가시킨 후 센서리스 제어로 전환된다. 하지만 외부부하에서 사용되는 영구자석동기전동기와 같은 경우는 외부부하에 의해서 임의의 속도와 임의의 방향으로 회전할 수 있으며 부하량에 따라 초기기동 시 정렬이 불가능 할 수 있다. 이러한 경우 센서리스 제어를 위한 초기 위치, 속도정보를 얻는 새로운 알고리즘이 필요하다.
본 논문에서는 외부부하에 의해 임의의 방향과 임의의 속도로 회전하고 있는 영구자석동기전동기의 초기속도와 초기위치를 검출하여 전 운전영역에 대한 센서리스 제어 알고리즘을 제안하며 실험과 시뮬레이션을 통해 검증하였다.