영구자석동기전동기의 부하를 고려한 센서리스 전환 알고리즘 = Sensorless Transfer Algorithm of PM Synchronous Motor Based on Load Condition

국문 초록 (Abstract)

에어컨, 냉장고, 세탁기 등의 인버터 가전제품과 엘리베이터, 전기자동차 견인용 등에 주로 사용되는 영구자석 동기전동기는 압축기와 같은 주위환경 조건 또는 재료비 절감을 위해 회전자 위치검출센서를 사용하지 않는 센서리스 제어가 적용되고 있다. 센서리스 전환 알고리즘은 초기 기동으로 전류-주파수(I-F) 제어를 사용하고 회전자 위치 추정을 위한 충분한 속도가 되면 확장 역기전력 기반 센서리스 제어로 전환한다. 센서리스 제어로 전환 시 모터에 걸리는 부하의 크기에 따라 속도 제어기의 초기 적분 값이 다르게 나타나며 부하를 고려하지 않을 경우 회전자는 센서리스 모드로 전환되지 못하고 탈조(脫調) 현상이 발생한다.
본 논문에서는 영구자석동기전동기의 센서리스 운전모드로 전환 시 발생하는 센서리스 전환 실패를 해결하기 위하여 모터에 걸리는 부하를 고려한 센서리스 전환 알고리즘에 대해 제안하였다. 먼저 개루프 가속을 위한 전류-주파수 제어와 확장 역기전력 기반 센서리스 제어의 특성에 대해 검토한다. 초기 적분 값은 측정 전류와 추정 위치를 통해 추정하게 되며 이를 전환 구간에 보상하게 된다. 제안하는 센서리스 제어 전환 알고리즘은 모의해석과 실험을 통해 검증하였으며, 부하의 크기에 관계없이 매끄럽게 전환되는 것을 확인하였다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• 1.1 연구의 배경 1
• 1.2 논문의 구성 3
• Ⅱ. 영구자석 동기전동기 모델링 4
• 2.1 영구자석 동기전동기의 abc축 모델 4
• 2.2 좌표변환 11
• 2.3 영구자석 동기전동기의 d-q축 모델 13
• 2.4 영구자석 동기전동기의 벡터 제어 17
• Ⅲ. 센서리스 제어 알고리즘 20
• 3.1 전류-주파수 제어 20
• 3.2 확장 역기전력 기반 센서리스 제어 24
• 3.3 전환 구간 보상 방법 28
• Ⅳ. 모의해석 30
• 4.1 모의해석 구성 30
• 4.2 전류-주파수 제어 특성 32
• 4.3 확장 역기전력 기반 센서리스 제어 특성 38
• 4.4 전환 구간의 속도 및 전류 특성 40
• Ⅴ. 실험 47
• 5.1 실험 구성 47
• 5.2 전류-주파수 제어 특성 48
• 5.3 확장 역기전력 기반 센서리스 제어 특성 53
• 5.4 전환 구간의 속도 및 전류 특성 56
• Ⅵ. 결론 61
• 참고문헌 62
• Abstract 66