고성능 DSP(TMS320F28377D)와 IPM(NFVA22512NP2T) 인버터 모듈을 이용한 레졸버 궤환 PMSM 속도 제어기 설계 = Design of resolver feedback PMSM speed controller using high performance DSP(TMS320F28377D) and IPM(NFVA22512NP2T) inverter module

국문 초록 (Abstract)

본 논문은 고성능 DSP(TMS320F28377D)와 IPM(NFVA22512NP2T) 인버터 모듈을 이용하여 레졸버 기반의 PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor) 속도 제어기를 설계하는 것을 주목적으로 한다. 이 연구는 산업용 전력 전자 및 제어 분야에서 중요한 응용 가능성을 가지며, 고성능 DSP를 활용하여 PMSM 전동기의 정밀한 속도 제어를 목표로 한다.
선택된 TMS320F28377D DSP는 내장된 FPU(Floating Point Unit)와 함께 32비트 급의 처리 성능을 제공한다. 이 DSP는 인버터 구동을 위한 PWM(Pulse Width Modulation) 신호 생성 능력을 갖추고 있으며, 레졸버와 같은 외부 센서 신호의 처리, ADC(Analog to Digital Converter) 기능, 다양한 통신 인터페이스를 통한 외부 장치와의 데이터 교환 기능을 지원한다.
본 연구에서는 PMSM 전동기의 정밀한 속도 제어를 위해 사용된 전압 벡터 생성 알고리즘을 소개한다. 또한, PDFF(Pseudo Derivative Feed-Forward Gain) 제어 방식을 통해 속도 제어를 수행하며, 속도 궤적 추종 연산을 효율적으로 시작하는 방법을 제시한다. 이는 실시간으로 변하는 작업 환경에서도 안정적이고 정확한 모터의 속도 제어를 가능하게 한다.
실제 시스템 구현은 IPM(NFVA22512NP2T) 인버터 모듈을 사용하여 이루어진다. 이 인버터 모듈은 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)와 게이트 드라이버 IC(Integrated Circuit)를 포함하며, 250V 직류 링크 전압을 PMSM의 3상 교류 전류로 변환하는 기능을 수행한다.
논문의 최종 목표는 설계된 제어기를 PMSM 전동기에 적용하여 속도 제어의 응답 특성을 확인하고, 이를 통해 제어기의 성능을 평가하는 것이다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 1.1. 연구배경 및 필요성 1
• 1.2. 연구 목표 및 내용 3
• 1.3. 논문 구성 4
• 제 2 장 PMSM 제어를 위한 TMS320F28377D DSP 소개 5
• 2.1. TMS320F28377D의 구성 및 기능 5
• 2.2. ADC 모듈 기능 8
• 2.3. PWM 모듈 기능 10
• 제 3 장 속도 제어를 위한 PMSM 전동기와 레졸버 13
• 3.1. PMSM 전동기 구조와 특징 13
• 3.2. 레졸버 구조 16
• 3.3. 위치 센서 비교 18
• 제 4 장 제어 및 구동 회로 설계 19
• 4.1. 제어 회로 설계 20
• 4.2. 구동 회로 설계 22
• 4.3. RDC 회로 설계 24
• 4.4. 전원 및 기타 회로 설계 30
• 제 5 장 속도 제어 기법 31
• 5.1. 공간 벡터 변조 방식(SVPWM) 31
• 5.2. 좌표 변환 33
• 5.3. 속도 제어를 위한 PDFF 제어 36
• 제 6 장 실험 결과 및 검토 40
• 6.1. PMSM 구동 시스템 모델링 41
• 6.2. 시뮬레이션 속도 제어 결과 47
• 6.3. 제어기 속도 제어 결과 51
• 제 7 장 결 론 55
• 참고문헌 56
• Abstract 57
• 감사의 글 59