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직접토크제어를 이용한 저압용 친환경 선박 추진 전동기의 속도제어
류기탁(Ki-Tak Ryu),이윤형(Yun-Hyung Lee) 한국산학기술학회 2023 한국산학기술학회논문지 Vol.24 No.7
직접토크제어(DTC: Direct Torque Control)는 1980년대 AC 전동기에 대한 자속기준제어(FOC: Field Oriented Control)의 대안으로 제안되었으며 현재까지도 가장 우수한 토크 제어방법으로 현장에서 적용되고 있다. 이 방법은 인버터의 직접적인 스위칭 논리 테이블을 기반으로 하므로 동작이 매우 신속하다. 또한, 전류 제어기가 없어 더 간단한 제어 체계를 제공하고, 전동기 파라미터에 덜 민감한 특징을 가진다. 본 논문에서는 선박용 추진 전동기에 직접토크제어와 2레벨 인버터, 안티 와인드업이 포함된 PI 제어기를 적용하여 전동기의 속도를 제어한다. 전동기는 현재 실제 선박에서 운용되고 있는 유도 전동기로 1.3 [MW]급의 대용량, 10 [kNm]급의 대출력이며 저압인 690 [V]의 선간전압을 사용한다. Matlab Simulink 환경에서 제어시스템을 모델링하고, 선박의 운항을 고려하여 전동기의 정방향 및 역방향 모두에 대해 시뮬레이션을 시행한다. 단계별 속도 지령을 시뮬레이션한 결과 속도와 토크 양방향에서 모두 우수한 제어성능을 보였고, 전동기 회전 방향에 따른 고정자 자속의 방향 전환도 확인하였다. 또한, 정현파 형태의 고정자 전류와 이에 대한 고조파 분석 및 선간전압 특성을 통해 제안한 방법의 유효성을 확인하였다. DTC (Direct Torque Control) was proposed as an alternative to FOC (Field Oriented Control) for AC motors in the 1980s and is still applied in the industry for excellent torque control. This strategy provides rapid operation based on the switching logic table directly on the inverter. In addition, it provides a simpler structure because there is no current controller and less sensitivity to motor parameters. In this paper, DTC, a two-level inverter, and a PI controller with anti-windup were applied to a propulsion electric motor (PEM) to control the rotor speed. The induction motor, actually operated in the ship, has a large capacity of 1.3 [MW] and a large power of 10 [kNm] and uses a line-to-line voltage of 690 [V]. The control system was modeled using MATLAB/Simulink software, and simulations were performed for both the Ahead and Astern directions. The simulation for the speed step reference of the telegraph showed that both speed and torque had great control performance, and the direction change of the stator flux was also confirmed according to the motor rotation direction. Furthermore, the effectiveness of the proposed scheme was confirmed using the sinusoidal stator current and its harmonic analysis and line-to-line voltage characteristics.
류기탁(Ki-Tak Ryu),소명옥(Myung-Ok So) 한국항해항만학회 2007 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2 No.추계
일반적으로 대부분의 실제 시스템은 복잡하고, 외란이나 불안전한 지식에 영향을 받으며, 비선형 특성을 가지고 있다. 이러한 시스템을 제어하기 위해 현대제어 이론에 기초한 제어기가 연구되고 있다. 그러나 이러한 제어이론과 제어기를 산업현장에 검증 없이 곧 바로 적용하면 시스템의 손상이 발생할 수 있으므로 모의실험을 통한 검증이 반드시 필요하다. 본 논문에서는 산업현장의 불안정과 비선형성을 대표할 수 있는 시소시스템을 모형대상으로 설정하여 RCGA기반의 상태피드백 제어기와 상태관측기를 설계하여 이들을 결합한 제어시스템을 설계한다. 다양한 초기조건과 외란에 대한 시뮬레이션을 통해 제어시스템의 유효성을 확인한다. In general, most physical systems are complex, highly non-linearity, affected by disturbance, incomplete knowledge, and even interactive change with the operating points. To solve this problem, the research of modern control theory and controller is proceeding. Before appling the proposed controller to the real system, however, it needs an apparatus which can verify the proposed controller for being not damaged the plant. In this paper, therefore, a RCGA-based PI-type state feedback controller using reduced-order observer is implemented and applied to the seesaw system and a series of simulation are carried out to verify the effectiveness of the control system.
축소차수 관측기를 이용한 시소시스템의 Pl형 상태피드백 제어
류기탁(Ki-Tak Ryu),이윤형(Yun-Hyung Lee),유희한(Heui-Han Yoo),정병건(Byung-Gun Jung),김종수(Jong-Su Kim),소명옥(Myung-Ok So) 한국항해항만학회 2007 한국항해항만학회지 Vol.31 No.10
본 논문에서는 시소 시스템에 Pl형의 상태 피드백 제어기와 축소차수 관측기를 결합한 제어시스템을 적용하여 시소 시스템의 안정화 문제를 다루었다. LQ 이론에 근간을 두는 Pl형의 상태 피드백 제어기는 계단상의 외란이나 잡음에 대해 양호한 성능을 가지도록 오차에 대한 새로운 상태변수를 고려한 제어기이다. 축소차수 관측기는 상태변수의 계측이 어려운 경우나 경제적인 이유로 센서의 부착이 어려운 경우에 종종 사용되는데 본 논문에서는 시소 시스템의 각도와 대차의 위치로부터 시소의 각속도와 대차의 속도를 추정하기 위해 사용된다. 여러 초기조건과 외란이 인가되는 환경 하에서 실시한 시뮬레이션을 통해 본 논문에서 목적으로 하는 시소 시스템의 안정화가 가능함을 보인다. In this paper, a seesaw system composed with a moving cart on the rail and seesaw frame is made to demonstrate the effectiveness of the control theory. The control aim is to maintain an equilibrium of seesaw frame in spite of various initial conditions and an allowable disturbance. To solve this control problem, a PI-type state feedback controller using reduced-order observer is implemented and applied to the seesaw system. The reduced-order observer can be used to estimate the state variables in the case of the limit of sensor number or the constraint on setting sensors and the cost. A series of simulation are carried out to verify the effectiveness of the control system.
비접지 시스템 선박의 지락 고장 발생에 따른 전위 특성
류기탁(Ki-Tak RYU),이윤형(Yun-Hyung LEE) 한국수산해양교육학회 2020 水産海洋敎育硏究 Vol.32 No.6
A unearthed system is applied in many ships for the stability of power in case of a line-to-earth fault. This system is difficult for ship engineers to recognize when the line-to-earth fault occurs. In order to monitor such fault at all times, ground potential transformer is used for high voltage(6.6kV) ships and permanent insulation monitor is used for low voltage(450V) ships. In this paper, we analyze the variation characteristics of line-to-earth voltage and zero sequence voltage in case of the line-to-earth fault. For this, mathematical model of line-to-earth voltage and zero sequence voltage was derived through the symmetric coordinate method, and a MATLAB simulation was performed. The simulation proves that this method can accurately judge the faulty phase, especially for the line-to-earth fault with unearthed system.
류기탁(Ki-Tak Ryu),이윤형(Yun-Hyung Lee),안종갑(Jong-Gap Ahn),이상태(Sang-Tae Lee),소명옥(Myung-Ok So) 한국마린엔지니어링학회 2008 한국마린엔지니어링학회 학술대회 논문집 Vol.2008 No.-
This paper suggests the design method of fuzzy-based LQ controller and interpolation-based LQ controller. The former is combined with fuzzy membership function after completing design of sub-LQ controllers. The latter is accomplish by getting the final controller gain which is interpolated with each gain of sub-LQ controllers. The proposed methods are applied to an inverted pole system. The performance of the proposed schemes are demonstrated through a set of simulation.
류기탁(Ki-Tak Ryu),이윤형(Yun-Hyung Lee),유희한(Heui-Han Yoo),소명옥(Myung-Ok So),정은석(Eun-Seok Jeong) 한국마린엔지니어링학회 2007 한국마린엔지니어링학회 학술대회 논문집 Vol.2007 No.-
This paper suggests to design method of the lnterpolation-LQ controller that is accomplish by getting the [mal controller gain which is interpolated with each gain of sub-LQ controllers. The lagrange interpolation method is used in the scheme. The proposed controller design methods is applied to an Inverted pole system.
류기탁(Ki-Tak Ryu),이윤형(Yun-Hyung Lee),안종갑(Jong-Gap Ahn),이상태(Sang-Tae Lee),소명옥(Myung-Ok So) 한국항해항만학회 2008 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.공동학술
This paper suggests the design method of fuzzy-based LQ controller and interpolation-based LQ controller. The former is combined with fuzzy membership function after completing design of sub-LQ controllers. The latter is accomplish by getting the final controller gain which is interpolated with each gain of sub-LQ controllers. The proposed methods are applied to an inverted pole system. The performance of the proposed schemes are demonstrated through a set of simulation.
류기탁(Ki-Tak RYU),이윤형(Yun-Hyung LEE) 한국수산해양교육학회 2017 水産海洋敎育硏究 Vol.29 No.3
The purpose of this paper is to develope a training model and to make a syllabus for electro-technical officers(ETOs) on ship. In order to complete the purpose, firstly we study on qualification for electro-technical officers and also examine the foreign, domestic cases. Secondly, through the STCW convention and the IMO Model Course 7.08, we have compared the standards of competence for officers in charge of an engineering watch and ETO, and analyze the additional standards of competence to acquire the ETO’s licenses. Finally, based on the results of this, we will suggest the development of a training model that officers in charge of an engineering watch must complete in order to obtain an ETO’s license. This paper is expected to be useful in the educational institution preparing for training course.
류기탁(Ki-Tak Ryu),소명옥(Myung-Ok So),유희한(Heui-Han Yoo),정영건(Byung-Gun Jung),김종수(Jung-Su Kim) 한국마린엔지니어링학회 2007 한국마린엔지니어링학회 학술대회 논문집 Vol.2007 No.-
In this paper, a seesaw system continously maintained equilibrium of seesaw with controlling position of cart on the rail of seesaw. The seesaw system is unstable but advantageous application of control theory. It is proposed that its equilibrium is controlled using PI-type state feedback control with reduced-order observer.