6상 영구자석 동기전동기의 전류당 최대 토크 제어 및 인터리브드 기법을 통한 PWM 토크 맥동 저감 = PWM torque ripple reduction and MTPA Control of 6 Phase PMSM by interleaved control

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 6상 영구자석 동기전동기를 제어함에 있어서 매입형 영구자석 동기전동기의 돌극성을 이용해 마그네틱 토크 성분 뿐 아니라 릴럭턴스 토크 성분 또한 이용하여 효율을 높히는 전류당 최대토크운전이 가능한 MTPA(Maximum Torque Per Ampere)기법을 적용하였으며, 비대칭형 6상 영구자석 동기전동기 제어시스템에서 두 개의 병렬로 연결된 3상 인버터 제어 시 상전압 지령과 비교되는 PWM Carrier에 위상차를 주어 유효 전압 벡터 인가 시점을 조정하는 기법을 제안한다. 2개의 3상 인버터에 인가되는 유효 전압 벡터의 위상을 조정함으로써 2배의 PWM 주파수로 발생하는 전류 및 토크 맥동의 크기를 저감할 수 있고, 그에 따라 가청주파수 영역의 PWM 소음 저감 효과를 기대할 수 있다. 제안하는 기법의 전류 및 토크 맥동 저감의 효과를 검증하기 위해 모의해석과 실험을 진행하였다. 모의해석과 실험을 통해 얻은 토크 파형의 FFT 분석결과 인터리브드 기법을 적용하였을 때 가청주파수 영역에 해당하는 PWM의 2배 주파수 성분의 고조파 크기가 약 98% 감소하는 것을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this thesis, the MTPA method of maximum torque operation per current is used to control the six-phase permanent magnet synchronous motor, and proposes an interleaved PWM switching method to provide phase difference in the PWM carrier signals of two three-phase PWM inverters connected in parallel. to adjust
the effective vector approval time. By adjusting the phase of the effective voltage vector applied to
the two three-phase PWM inverters, the magnitude of current and torque ripples at twice the PWM frequency can be reduced, thus acoustic noise in the audible frequency range can be reduced. The effectiveness of current and torque pulsation reduction for the proposed method was verified by simulation and experiment. The FFT analysis for the torque waveform obtained by simulation and experiment confirmed that the harmonic component corresponding to double the PWM frequency was reduced by about 98% compared with the conventional PWM switching.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• 1.1 연구의 배경 1
• 1.2 논문의 구성 2
• Ⅱ. 6상 영구자석 동기전동기의 모델링 3
• 2.1 6상 영구자석동기전동기의 구조 3
• 2.2 6상 영구자석동기전동기의 abcxyz축 모델링 5
• 2.3 상호 간섭성분 배제 모델 좌표변환 8
• 2.4 6상 영구자석 동기전동기의 DQ축 모델링 11
• Ⅲ. 6상 영구자석 동기전동기의 제어 13
• 3.1 6상 영구자석 동기전동기의 제어기 설계 13
• 3.1.1 전류 제어기 14
• 3.1.2 속도 제어기 17
• 3.2 전류당 최대 토크 제어 기법 20
• 3.3 인터리브드 기법 22
• Ⅳ. 모의해석 26
• 4.1 모의해석 구성 26
• 4.2 전류당 최대토크제어 28
• 4.3 인터리브드 기법 33
• Ⅴ. 실험 40
• 5.1 실험 구성 40
• 5.2 전류당 최대토크제어 실험 결과 42
• 5.3 인터리브드 기법 실험 결과 45
• Ⅵ. 결 론 53
• 참고문헌 54
• Abstract 56