고속전철 보조전원장치용 PWM 컨버터의 병렬운전에 관한 연구

金淵忠(Yuen-Chung Kim),吳根禹(Geun-Woo Oh),元忠淵(Chung-Yuen Won),崔宗默(Jong-Mook Choi),奇相佑(Sang-Woo Ki) 大韓電子工學會 2000 電子工學會論文誌-SC (System and control) Vol.37 No.6

본 논문은 고속전철 보조전원장치에 사용되는 2대의 PWM 컨버터 병렬운전에 관하여 다루고 있다. 고역률을 이루고 변압기 1차측 전류 고조파 성분을 줄이기 위하여 3레벨 PWM 스위칭 방법에 의해 제어되는 AC/DC PWM 컨버터의 병렬운전을 제안하였다. 본 논문에서는 변압기의 결합효과를 제거하기 위한 제어기법과 컨버터 2대 사이의 위상전이기법 및 전원과 제어기를 동기화하기 위한 영점 검출방식을 나타내었다. TMS320C31 마이크로 프로세서와 10[㎸A] PWM 컨버터로 구성된 축소시스템에 의한 실험 결과들은 제안된 알고리즘의 타당성을 보여주고 있다. This paper deals with the parallel operation of two PWM converters for auxiliary block of high speed train. The parallel operation of AC/DC PWM converter controlled by 3-level PWM switching method to operate switching devices to realize a high power factor and reduce the primary side of the transformer current harmonics is proposed. In this paper, it is presented the phase shift technique between two converters switching phase, solution to eliminate the coupling effects due to the transformer and zero crossing detection method for synchronized with the source and controller. Experimental results for laboratory system with TMS320C31 microprocessor and 10[㎸A] PWM converter confirm the validity of the proposed algorithm.

새로운 BLDC 전동기 센서리스 드라이브 시스템

김연충(Yuen-Chung Kim),윤용호(Yong-Ho Yoon),이태원(Tae-Won Lee),이병국(Byong-Kuk Lee),원충연(Chung-Yuen Won) 전력전자학회 2006 전력전자학술대회 논문집 Vol.- No.-

일반적으로 3상 BLOC 전동기 구동을 하기 위해서는 6-스위치 인버터와 회전속도를 제어하기 위해서는 회전속도와 회전자 위치에 대한 정보를 필요로 한다. 본 논문에서는 3상 BLOC 전동기 구동을 위한 방법으로서 4-스위치 인버터와 회전자 위치를 간접적으로 검출하는 센서리스 구동방식을 제안하였다. 또한 4-스위치 구동에 대한 문제점을 개선하기 위하여 Voltage Doubler를 이용함으로써 기존 방법에 비해 전체 구동 시스템의 비용과 크기를 줄이는 효과를 얻을 수 있고 BLOC 전동기 성능을 향상시킬 수 있다.

PM BLDC 모터의 센서리스 정밀 속도 제어

원충연,김연충,윤용호,김학성,이병국,천장성,Won, Chung-Yuen,Kim, Yuen-Chung,Yoon, Yong-Ho,Kim, Hack-Seong,Lee, Byuong-Kuk,Chun, Jang-Sung 한국조명전기설비학회 2006 조명·전기설비학회논문지 Vol.20 No.1

본 논문에서는 고정자의 3고조파 전압 성분을 이용하여 브러시리스 직류 전동기의 회전자 위치를 간접 검출하는 방법을 제안하였다. 3고조파 전압 성분은 회전자의 위치 정보를 가지고 있고 이 전압을 이용하여 정류 신호를 만들어 낼 수 있다. 따라서 정류 신호를 이용한 브러시리스 직류 전동기를 센서리스로 운전하는 방식은 역기전력 파형과 상전류가 비교적 정확한 동기를 유지할 수 있으므로 넓은 속도 범위에서 안정적인 센서리스 운전이 가능하다. 또한 정밀 속도 제어를 위해 PLL 회로를 적용함으로써 저속도에서도 높은 분해능을 얻을 수 있다. 따라서 기존에 속도 제어를 위해 필요했던 고가의 속도 센서인 레졸버와 엔코더 역할을 대체하여 전체적인 구동 회로의 가격을 낮출 수 있다. This paper studies particularly applicable method for sensorless PM BLDC motor drive system. The waveform of the motor internal voltages(or back emf) contains a fundamental and higher order frequency harmonics. Therefore the third harmonic component is extracted from the stator phase voltage. The resulting third harmonic signal keeps a constant phase relationship with the rotor flux for any motor speed and load condition. Also because of low resolution of estimated signal obtained by the proposed sensorless algorithm, to improve the wide range of speed response characteristic more exactly, we propose the rotor position signal synthesizer using PLL circuit based on estimated signals. Some experimental results are provided to demonstrate the validity of the proposed control method.

공간벡터 PWM의 과변조 영역에서 출력전압 선형화

배장호,김연충,원충연,최종묵,기상우,배기훈,Bae, Jang-Ho,Kim, Yuen-Chung,Won, Chung-Yuen,Choi, Jong-Mook,Gi, Sang-Woo,Bae, Gi-Hun 대한전자공학회 1999 電子工學會論文誌, S Vol.s36 No.11

본 논문은 6-스텝까지 인버터의 선형제어영역을 넓히기 위한 공간전압 변조방법의 선형화 기법에 대해 제안하였다. 이 방법은 인버터에서 발생시키고자 하는 전압을 연속모드에서는 보상각을 얻기 위해서 6스텝 모드를 포함하는 불연속모드에서는 불연속 스위칭이 이루어지도록 하는 유지각을 얻기 위해서 퓨리에 급수를 이용하고 있다. 이 각들의 근사화 수식들을 과변조 영역에서 기본파 전압을 보상하기 위해 사용하였다. 따라서, PWM 인버터 출력전압의 최대 활용과 선형 제어를 이룰 수 있다. This paper proposes a linearization technique for the space vector modulation method, which increases the linear control range of inverter up to the 6-step inverter. This method is based on fourier series expansion of the desired output voltage of the inverter to calculate the compensation angle in continuous switching mode and holding angle in discontinuous switching including the 6-step mode respectively. The approximation equation of these angles are used for compensation of fundamental voltage in overmodulation range. Therefore, it is possible to obtain the linear control and the maximized utilization of PWM inverter output voltage.

2Hall-IC, 1Hall-IC를 이용한 PM BLDCM의 회전자 위치검출

이병국,김연충,윤용호,김학성,원충연,천장성,Lee, Byoung-Kuk,Kim, Yuen-Chung,Yoon, Yong-Ho,Kim, Hack-Seong,Won, Chung-Yuen,Chun, Jang-Sung 한국조명전기설비학회 2006 조명·전기설비학회논문지 Vol.20 No.4

Generally, Permanent Magnet Brushless DC Motor(PM BLDC) is necessary the Hall-IC to detect the rotor position. But it will take place the operation standstill of motor or error of rotor position detection according to the circumference temperature, humidity, or limited surroundings. This paper propose the algorithm of rotor position detection only using one or two Hall-IC. Therefore we can estimate information of the others phase in sequence through a rotor instead of using three Hall-IC at 3 phase motor. This paper identify the same characteristics, performance and function of protection circuit by the proposed algorithm with the 3 phase PM BLDC motor in comparison with general method. PM BLDC 전동기를 구동하려면 회전자 위치를 검출하는 센서가 필수적으로 요구된다. 그러나 주변 온도나 습도 등 작업 환경에 제한을 받는 곳에서는 센서의 고장 및 오동작으로 인한 전동기의 운전 정지 및 회전자 위치 검출오차에 의한 제어의 어려움이 발생할 수 있다. 따라서 3상 PM BLDC 전동기의 경우 3개의 센서를 이용하는 것이 일반적인 방법으로 사용되고 있지만 본 논문에서는 기존의 회전자 위치 검출 시 1개 또는 2개의 홀 센서만을 사용하여 기존의 방법과 동일한 성능을 가질 수 있는 알고리즘을 제안하였다. 그 결과 기존의 방법과 동일한 성능을 가지며 저가격, 보호회로 역할의 효과를 기대할 수 있다.

전화전략에 의한 PI제어기의 스폿용접기에 관한 연구

김재문(Kim Jae-Mun),김연충(Kim Yuen-Chung),원충연(Won Chung-Yuen),김규식(Kim Gyu-Sik) 대한전기학회 1997 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.1997 No.11

Modified Anti-Windup PI 제어기와 Braking Mode를 이용한 SRM의 속도 제어

김학성,김연충,김재문,윤용호,원충연,Kim, Hak-Sung,Kim, Yuen-Chung,Kim, Jae-Moon,Yoon, Yong-Ho,Won, Chung-Yuen 한국조명전기설비학회 2007 조명·전기설비학회논문지 Vol.21 No.6

본 논문은 부하에 대한 빠른 응답 특성을 보이는 새로운 SRM 구동 토폴로지를 제안하였다. PI 제어기 출력이 포화될 때 windup 현상이 나타나고 그 결과로 성능이 저하된다. 따라서 전동기의 가변속 제어 성능을 위해 가속 시에는 개선된 Anti-Windup PI 제어기만을 사용하고 감소 시에는 추가로 부하의 특성을 고려하여 braking 동작을 사용하였다. 시뮬레이션 및 실험 결과는 속도 성능면에서 제안된 방식이 종래의 다른 제어 방식에 비해 우수함을 보여 준다. In this paper, novel topology for fast response of various loads is proposed. The windup phenomenon appears and results in performance degradation when the PI controller output is saturated. A new anti-windup PI controller is proposed to improve the control performance of variable speed motor drives, and it is experimentally applied to the speed control of a hysteresis current-controlled SRM driven by an asymmetry bridge converter. The experimental results show that the speed response has much improved performance, such as small overshoot and fast settling time, over the conventional PI control.

고속전철용 보조전력 변환 장치 부하 분담

김태환(Kim Tae-Hwan),김연충(Kim Yuen-Chung),조현욱(Cho Hyun-Wook),박성호(Park Sung-Ho),김철호(Kim Chul-Ho) 한국철도학회 2010 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2010 No.10

능동전력필터를 가진 지하철 회생인버터 시스템

원충연,장수진,김연충,이병국,배창한,김용기,Won, Chung-Yuen,Jang, Su-Jin,Kim, Yuen-Chung,Lee, Byoung-Kuk,Bae, Chang-Hwan,Kim, Yong-Ki 한국조명전기설비학회 2006 조명·전기설비학회논문지 Vol.20 No.5

본 논문에서는 전철시스템의 직류모선에 발생하는 잉여분의 전력을 교류전원 측으로 회생시킬 수 있는 회생인버터시스템을 제안한다. 제안된 직류 전철용 회생인버터 시스템은 교류 전원 측 전류에 포함되어진 고조파를 제거할 수 있는 기능을 추가하였다. 회생인버터 모드에서는 전철의 감속에 의해 회생되는 에너지를 재사용할 수 있으며, 능동전력필터 모드에서는 정류기에 의해 발생되는 고조파 왜곡을 보상할 수 있다. 논문에서 회생용 인버터는 PWM DC/AC 인버터 알고리즘을 사용하였으며, 능동전력필터는 p-q 이론을 사용하였다. 시뮬레이션은 축소모델[3.7kW]과 동일하게 구성되었다. 시뮬레이션과 실험 결과로부터 두 가지 알고리즘이 실 모델[100kW]에서도 적용되어질 수 있음을 증명하였다. This paper proposes a regeneration inverter system, which can regenerate the excessive power form do bus line to ac source for traction system. The proposed regeneration inverter system for dc traction can reduce harmonics which are included to ac current source. The regeneration inverter is operated as two modes. In the regeneration inverter mode, it can recycle regenerative energy caused by decelerating tractions and in the active power filter mode, it can compensate harmonic distortion produced by the rectifier substation. In this paper, the regeneration inverter uses PWM DC/AC inverter algorithm and the active power filter uses p-q theory. From the informative simulation and experimental results, which are performed wiith a prototype rated 3.7[kw], it can expected that the proposed system can be effectively applied in the real traction system rated 100[kw].

철도 차량용 APS 병렬 운전 알고리즘 연구

송민섭(Min-Sup Song),김연충(Yuen Chung Kim) 한국철도학회 2016 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2016 No.5

철도 차량용 보조전원장치 (APS, Auxiliary Power Supply)는 차량에 필요한 전원을 공급하는 핵심적인 전장품으로써 차량 편성에 따라 2대 이상으로 구성되어 독립적으로 운영된다. 일부 APS에 고장 발생 시 정상 운영 중인 APS가 연장 급전을 통해서 고장이 발생한 APS의 부하에 임시적으로 전원을 공급할 때 까지 전원이 일시적으로 차단되어 승객에 불편을 초래한다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해서 2대 이상의 APS가 상시 병렬 운전을 하여 끊김없는 전원 공급을 할 수 있는 APS 병렬 운전 알고리즘에 대해서 연구하였다. 병렬 운전을 위한 통신 및 외부 제어 부담을 최소화 하기 위해 간단하고 효과적인 제어 알고리즘을 제안하고, PSIM 시뮬레이션으로 타당성을 검증하였다. Auxiliary power supply (APS) for railway vehicle, consisting of more than two subs, is the key electric component for supplying electric power of vehicle. When one of APS fails, fault one is stopped and disunited from vehicle load. During the extension of power from remaining normal APS, passengers have to endure inconvenience due to temporarily blocked electric power. In this paper, the simple parallel synchronous operation algorithm for APS was propose, with which All APS can operated in parallel at all times resulting seamless power supply to load even during failure of some APS. For minimizing the communication and other external control efforts to implement synchronous operation, simple but effective control algorithm was suggested and verified by PSIM simulation.