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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.
원충연,유재성,김진흥,전범수,황선모,Won, Chung-Yuen,Yu, Jae-Sung,Kim, Jin-Hong,Jun, Bum-Su,Hwang, Sun-Mo 한국조명전기설비학회 2004 조명·전기설비학회논문지 Vol.18 No.5
본 논문은 엘리베이터용 표면부착형 영구자석형 동기전동기의 속도제어를 기술하였다. 엘리베이터 전동기는 컴팩트하고 슬립형이 되어야 한다. 제안된 기법은 속도 및 토크제어를 위해 벡터제어 알고리즘을 사용하였으며, 속도제어기와 전류제어기에 windup 현상을 방지하기 위해 Anti-windup 기법을 적용하였다. 이 시스템은 컴팩트하고 저렴하게 설계하기 위하여 고속 32비트 DSP(TMS320C31-50), 고직접 논리소자 FPGA(EPF10K10TI144-3)로 수행되었다. 제안된 기법은 기계실 없는 엘리베이터용 3상 13.3[kW] 표면부착형 동기전동기로 시뮬레이션 및 실험을 통하여 결과를 확인하였다. This paper describes the speed control of the surface-mounted permanent-magent synchronous motors (SMPMSNM) for elevator drive. The elevator motor needs to be a compact and slim type. Essentially, the proposed scheme uses a vector control algorithm for a speed and torque control and Anti-windup technique is adopted to prevent a windup phenomenon. This system is implemented using a high speed 32-bit DSP (TMS320C31-50), a high-integrated logic device FPGA(EPF10K10TI144-3) to design compactly and inexpensively. The proposed scheme is verified by the results through digital simulation and experiments for a three-phase 13.3[kW] SMPMSM as a MRL(MachineRoomLess) elevator motor in the laboratory.
마이크로프로세서에 의해 제어되는 연료전지용 전력변환 회로 설계
원충연,장수진,이원철,이태원,김수석,Won, Chung-Yuen,Jang, Su-Jin,Lee, Won-Chul,Lee, Tae-Won,Kim, Soo-Seok 한국조명전기설비학회 2004 조명·전기설비학회논문지 Vol.18 No.5
Recently, a fuel cell is remarkable for new generation system. The fuel cell is characterized by low voltage and high current. Therefor, for connecting to general load, it needs both a step up converter and an inverter. The proposed system consists of an isolated DC-DC converter to boost the fuel cell voltage to 380[Vdc] and a PWM inverter with LC filter to convert the dc voltage to single phase 220[Vac]. Also, bi-directional DC-DC converter for fuel cell generation system is composed to improve load response characteristic. In this paper, full bridge converter and the single phase inverter are designed and installed for fuel cell. Simulation and experiment verify that fuel cell generation system could be applied for the distributed generation. 최근, 연료전지는 새로운 발전시스템으로 주목받고 있다. 연료전지는 저전압/대전류의 전기적 특성을 가진다. 그러므로 일반 상용부하에 적용하기 위해서는 승압용 컨버터와 인버터가 필요하다. 제안된 시스템은 연료전지의 전압을 380[Vdc]로 승압하기 위한 절연형 DC-DC 컨버터와 단상 220[Vac]로 변환하기 위한 LC 필터를 가진 PWM 인버터로 구성된다. 또한, 연료전지 발전시스템용 양방향 DC-DC 컨버터는 부하 응답 특성을 개선시키기 위하여 구성하였다. 본 논문에서는 풀 브리지 컨버터와 단상 인버터를 설계하고 제작하였으며, 시뮬레이션과 실험을 통해 연료전지 발전 시스템이 분산전원에 적용이 가능함을 보여준다.
원충연,장수진,김용기,방효진,송상훈,안규복,Won, Chung-Yuen,Jang, Su-Jin,Kim, Yong-Ki,Bang, Hyo-Jin,Song, Sang-Hun,Ahn, Kyu-Bok 한국조명전기설비학회 2004 조명·전기설비학회논문지 Vol.18 No.5
본 논문에서는 전철시스템의 변전소에서 직류모선에 발생하는 잉여분의 직류전력을 교류전원 측으로 회생시킬 수 있는 직류전력 회생시스템을 제안한다. 제안된 직류 전철용 회생인버터 시스템은 인버터와 능동전력필터로 사용할 수 있다. 회생인버터 모드에서는 전철의 감속에 의해 회생되는 에너지를 재사용 할 수 있으며, 능동전력필터 모드에서는 변전소의 정류기에 의해 발생되는 고조파 왜곡을 보상하기 위해 사용할 수 있다. 전력용량과 스위칭 손실을 고려하여 시스템은 3상 PWM 인버터를 기반으로 설계되며 병렬인버터, 출력변압기와LCL필터로 구성된다. This paper proposes a dc power regenerating systems, which can generate the excessive dc power from dc bus line to ac supply in substations for traction system The proposed regeneration inverter system for dc traction can be used as both an inverter and an active power filter(APF). As an regeneration inverter mode, it can recycle regenerative energy caused by decelerating tractions and as an active power filter mode, it can compensate for harmonic distortion produced by the rectifier substation. From the viewpoint of both power capacity and switching losses, the system is designed on the basis of three phase PWM inverters and composed of parallel inverters, output transformers, and an LCL filter.
원충연,장수진,이태원,이병국,김수석,Won, Chung-Yuen,Jang, Su-Jin,Lee, Tae-Won,Lee, Byoung-Kuk,Kim, Soo-Suck 한국조명전기설비학회 2006 조명·전기설비학회논문지 Vol.20 No.5
양방향 컨버터는 연료전지 발전 시스템의 인버터 dc link와 저전압 배터리를 연결시켜 준다. 방전 모드(boost)에서는 저전압(battery: 48[V])측에서 고전압(dc link: 380[V])측으로, 충전 모드(buck)에서는 저전압측 배터리로 전력이 전달된다. 본 논문에서는 방전모드 시 MOSFET으로 구성된 1.5[kW] 능동 클램프 전류원 풀 브리지 컨버터가 동작하고 배터리 충전 시 IGBT로 구성된 전압원 하프 브리지 컨버터가 동작한다. The bi-directional converter interfaces the low voltage battery to the inverter do link of FC generation system. When power flows from the low voltage side(battery: 48[V]) to the high voltage side(dc link: 380[V]), the circuit works in discharge mode (boost) to power the high voltage side load; otherwise, it works in charge mode (buck) to charge the low voltage side battery. In this paper, the 1.5[kW] active clamp current-fed full bridge converter employing MOSFETs is operated to discharge the battery whereas a voltage-fed half bridge converter employing IGBTs is operated to charge the battery.
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].
영구자석형 동기전동기의 저속도 영역에서 제어 성능 개선
원충연,유재성,전범수,황선모,김연층,이상석,Won, Chung-Yuen,Yu, Jae-Sung,Jun, Bum-Su,Hwang, Sun-Mo,Kim, Yuen-Chung,Lee, Song-Seok 한국조명전기설비학회 2005 조명·전기설비학회논문지 Vol.19 No.1
In this paper, improvement method of control performance by a full-order observer using reduced-order state equation is proposed in the low speed range. Full-order observer using reduced-order state equation is the motor speed and the disturbance torque observer. The proposed algorithm is very stable in the low speed range about 1.9[rpm]. The disturbance torque in the motor drive system degrades speed control performance in the low speed range. The proposed algorithm estimated both motor speed and disturbance torque. The estimated disturbance torque is used as a feedforward value in output of the speed controller, As a result, it improves the response of load torque in the low speed range(1.9rpm). 본 논문은 축소차원 상태방정식을 사용한 전차원 관측기를 이용하여 저속도 영역에서의 운전 성능 개선방법을 제안하였다. 축소차원 상태방정식을 사용한 전차원 관측기는 간단한 모터속도 및 외란토크 관측기이다. 제안한 알고리즘은 약 1.9[rpm]의 저속도에서 매우 안정적인 결과를 보였다. 모터구동 시스템에서 외란토크는 저속도 영역에서 속도제어 성능을 저하시킨다. 제안한 알고리즘은 모터속도와 외란토크를 모두 추정한다. 추정된 외란 토크는 속도제어기의 출력에 전향보상 값으로 사용되며, 그 결과 저속도 영역(1.9rpm)에서 부하토크 응답특성이 향상된 것을 확인하였다.