파라미터 보정을 가지는 풍력 동기발전기의 센서리스 최대전력 제어

채창호,권영안 한국마린엔지니어링학회 2017 한국마린엔지니어링학회지 Vol.41 No.9

The power control of a permanent magnet synchronous generator for the wind power generation is typically implemented through measuring the rotor speed or position. However, speed and position sensors require additional mounting space, reduce their reliability in harsh environments, and increase the cost of a generator. Various control algorithms for the elimination of speed and position sensors have been proposed. This paper investigates a sensorless control that eliminates the position and speed sensors in the maximum power control of a permanent magnet synchronous generator for the wind power generation system. Most sensorless control algorithms are based on the back-EMF and speed estimations obtained from voltage equations. Therefore, the sensorless control performance is largely affected by the parameter error of a generator. A novel sensorless control with the parameter compensation is proposed for the maximum power control in this paper. The proposed parameter compensation is obtained from the d-axis current error between the real and estimated currents. The proposed algorithm is verified through simulations and experiments. 풍력발전용 영구자석 동기발전기의 전력제어를 위해서는 회전자의 속도 및 위치 정보가 반드시 요구된다. 그러나위치 및 속도 센서들은 경제적인 문제점, 추가적인 센서의 부착 공간, 취약한 환경에서 신뢰도 감소 등의 단점을 가진다. 따라서 이러한 문제점들을 개선하기 위하여 회전자의 위치 검출기나 속도 센서가 없는 센서리스 제어 방식이 많이 연구되고 있다. 본 논문은 풍력발전용 동기발전기의 최대전력 제어에서 위치 및 속도센서를 제거하는 센서리스 제어에 관한연구이다. 대부분의 센서리스 제어 방식은 전압방정식으로부터 역기전력 정보와 속도 정보를 구하게 된다. 따라서 파라미터 오차는 센서리스 제어 성능에 큰 영향을 미치게 된다. 본 논문에서는 영구자석 동기발전기의 센서리스 제어 성능을 개선하기 위해 역기전력 상수의 오차를 d축 전류의 측정치와 추정치를 이용하여 보상하는 방식을 제안하고 시뮬레이션과 실험을 통해 본 논문에서 제안한 방식을 검증한다.

엔센티드 칼만필터를 이용한 IPMSM의 센서리스 속도제어

전용호(Yong-Ho Jeon) 한국전자통신학회 2013 한국전자통신학회 논문지 Vol.8 No.12

본 논문은 IPMSM(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)의 센서리스 운전을 위해 엔센티드 칼만필터를 기반으로 하는 속도와 위치 추정기의 설계방법을 제안한다. 제안된 방법은 회전축에 동기하여 설계된 관측기에 비해, 간단한 전류계측이 가능하고 관측기의 비선형 항이 포함되도록 상태 추정기를 설계하였다. 제어기는 비선형 백스텝핑 제어기법으로 구성하고, 추정된 속도와 위치정보로 속도와 전류제어를 수행하였다. 설계된 추정기의 성능은 시뮬레이션을 통해 dq축에 동기하여 설계된 추정기의 성능과 비교 검증하였다. In this paper, a design method of speed and position estimator based on unscented Kalman filter is proposed for the no sensor control of IPMSM(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor). The proposed method is simple more than the estimator designed with rotation axis for current measurement. Also the proposed state estimator is designed including nonlinear terms of the estimator. The controller which constructed using nonlinear back-stepping control method is operated speed and current control using the estimated speed and currents information. Through simulation, the performance of the designed estimator is compared to the estimator which is designed to synchronize d-q axis.

권선방식에 따른 센서리스 구동용 동기전동기 설계

채승희(Seung-Hee Chai),이병화(Byeong-Hwa Lee),도상화(Sang-Hwa Do),홍정표(Jung-Pyo Hong),설승기(Seung-Ki Sul),김상민(Sang-Min Kim) 한국자동차공학회 2012 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2012 No.5

This paper design a motors well adapted to position sensorless control method based on the high frequency signal injection and proposes a direction to design for sensorless control in interior permanent magnet synchronous motor(IPMSM) as a type of winding. In sensorless control, controller calculates the position of rotor at smallest d-axis inductance from high frequency injection. In order to satisfy this characteristic, this paper designs a motor as a type of winding. Distributed winding is good for sensorless control, because it has low saturation in iron core and better flux distribution than concentrated winding’s. Inductance is calculated by the FEM using frozen permeability method and voltage equations of d-q axis are used to analyze characteristics of IPMSM such as torque, output power, current angle and efficiency.

선간 역기전력을 이용한 브러시리스 직류 전동기의 센서리스 제어

김상훈(Kim,Sang-Hoon),이성경(Lee,Seong-Kyeong) 강원대학교 산업기술연구소 2009 産業技術硏究 Vol.28 No.B

This paper proposes a sensorless control method of BLDC motors using line-to-line back-EMFs. Typical sensorless control methods have various problems such as the difficulty in operation at low speed and difficulties in application and so forth. However, the control method using line-to-line back-EMFs that this paper proposes solved not only such problems but also problems of noise and difficulty of commutation detection. The method is to divide line-to-line back EMF into the constant. With 550[W] BLDC motor driving system, simulations and experiments have been carried out for the verification of the proposed control method.

구형파 홀센서와 센서리스 알고리즘을 결합한 브레이크 모터제어

이헌형(Heonhyeong Lee),왕치(Qi Wang),김도군(Dogun Kim),설용철(Yongchul Seol),이근호(Geunho Lee) 한국자동차공학회 2013 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2013 No.5

Recently, research on BBW(Brake-By-Wire) for next-generation vehicle have being studied actively. Comparing with old mannered brake system, BBW has an advantage of fast response. However, to ensure stability and reliability in the control system is essential, since errors occur in the electronic control system can lead to big safety problems. For this reason, permanent magnet synchronous motor is usually used to implement a high-performance control. In these days, due to the rising price of rare earth magnets, the price competitiveness of the system issues are emerging. In this paper, in order to make system inexpensive, high-resolution sensor is replaced with low-cost 3-phase square wave Hall sensor. at the same time, to realize a high-performance torque control, Hall Sensorless control algorithm that combines the 3-phase square wave Hall sensor with Sensorless control method was proposed. It is proved by simulation and experiment.

선간 역기전력을 이용한 브러시리스 직류 전동기의 센서리스 제어

김상훈,이성경 江原大學校 産業技術硏究所 2009 産業技術硏究 Vol.29 No.B

This paper proposes a sensorless control method of BLDC motors using line-to-line back-EMFs. Typical sensorless control methods have various problems such as the difficulty in operation at low speed and difficulties in application and so forth. However, the control method using line-to-line back-EMFs that this paper proposes solved not only such problems but also problems of noise and difficulty of commutation detection. The method is to divide line-to-line back EMF into the constant. With 550[W] BLDC motor driving system, simulations and experiments have been carried out for the verification of the proposed control method.

영구자석 동기전동기의 센서리스 속도제어

권영안,이동희 釜山大學校生産技術硏究所 1998 生産技術硏究所論文集 Vol.55 No.-

영구자석 동기전동기는 높은 전력밀도와 제어의 용이성으로 인하여 산업용기기와 가전기기에 광범위하게 응용되고 있다. 최근에는 경제성 및 신뢰성 향상을 위하여 위치 및 속도 센서를 사용하지 않는 센서리스 제어에 관한 연구가 많이 이루어지고 있다. 대부분의 센서리스 알고리즘은 상저압 및 전류를 이용하여 관련 방정식으로부터 위치 및 속도를 추정하는 방식이다. 그러나 불규칙 노이즈를 포함하는 측정오차는 영구자석 동기전동기의 속도추정의 정도를 감소시킨다. 본 논문에서는 불규칙 노이즈를 포함하는 측정호차를 저감하는 센서리스 속도제어에 관하여 연구한다. 제안된 알고리즘은 노이즈에 대한 추정속도의 영향을 각 파라미터에 대하여 분석하고 추정속도의 맥동이 감소하도록 설정하는 방식으로서 시뮬레이션과 실험을 통하여 그 타당성을 입증하였다. Sensorless PMSM is much studied for the industrial applications and home appliances because a mechanical sensor reduces reliability and increases cost. Most of sensorless algorithms are based on motor equations where it is necessary to obtain the phase voltage and current. However, measurement error and environmental noise deteriorate the accuracy of speed estimation of PMSM. This paper investigates the sensorless speed control of PMSM for nosie rejection in harsh environment. The proposed algorithm is based on the interaction between electrical parameters and random noise. The proposed algorithm is verified through simulation and experiment.

풍력발전기의 회전속도센서 고장 검출 및 Sensorless 제어로의 운전 전환 연구

오중기(Oh, Joongki),최원식(Choi, Wonsik),박기현(Park, Kihyun),박현철(Park, Hyunchul) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.11

본 논문에서는 풍력발전기의 회전속도센서의 고장 발생 시 고장을 검출하고 회전속도센서의 사용 없이 Sensorless 제어로의 전환에 관한 연구를 기술하였다. 최근 풍력발전은 급속한 성장함에 따라 풍력발전기의 대형화 및 해상풍력화 추세에 있다. 특히 해상풍력발전은 바람 및 설치장소의 제약에서 벗어나는 이점에 반해 염해, 습도 및 파도에 의한 진동 발생으로 센서의 고장 발생률이 높을 것으로 예상된다. 이에 따라 풍력발전기의 회전속도센서 고장 발생 시 이를 검출하는 방법을 제시하였다. 또한 회전속도센서의 고장이 검출되면 회전속도센서를 이용한 풍력발전기 제어방식에서 Sensorless 제어로의 전환을 통해 안전하게 풍력발전기를 운전할 수 있도록 하였다. 연구된 제어기법은 PSIM을 이용한 시물레이션을 통해 결과를 검증하였다.

간편한 2차저항 동정기능을 갖는 유도전동기의 센서리스 속도제어

이진국(Z. G. Lee),정석권(S. K. Jeong),유삼상(S. S. You) 한국동력기계공학회 2004 한국동력기계공학회 학술대회 논문집 Vol.- No.-

The newly developed speed sensorless control scheme is proposed to estimate both motor speed and rotor resistance simultaneously using variable rotor flux. The rotor flux is given as sinusoidal waveform with appropriate amplitude and a frequency without affecting precise torque control. Especially the proposed method makes the simultaneous estimation of rotor resistance and speed with high precision even though at the low speed area including a few rpm. Moreover, on-line identification of rotor resistance can be performed simply without calculating troublesome trigonometric functions and complicated integral computation. Therefore, the proposed system can be accomplished by using very cheap microprocessors for several applications. The results of the numerical simulations and experiments demonstrate that this method is effective to estimate the speed and on-line identification of rotor resistance for sensorless induction motors.

부하 전류에 따른 자기적 중성점 이동을 고려한 센서리스 구동용 영구자석 매입형 동기전동기(IPMSM)설계

최재완(Jae Wan Choi ),설현수(Hyun-soo Seol),정동훈(Dong-Hoon Jung),김승주(Seung-Joo Kim),이주(Ju Lee) 한국철도학회 2017 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2017 No.05

본 논문에서는 센서리스 구동용 영구자석 매입형 동기전동기(IPMSM)의 설계를 제안하였다. 센서리스 구동 시 영속 또는 저속에서는 역기전력이 매우 작기 때문에 인덕턴스에 기반한 초기 회전자 위치 추정을 한다. IPMSM은 역돌극성을 갖는 전동기로서 d축에서 인덕턴스가 최소인 특성을 갖는다. 하지만 부하 전류에 따라 자기포화가 발생하여 자기적 중성점이 이동한다면 인덕턴스의 최소 지점이 바뀌는 경우가 발생한다. 이는 인덕턴스에 기반을 둔 센서리스 제어 시 초기 회전자 위치 추정의 오류의 원인이 된다. 본 논문에서는 부하 변동에 따른 인덕턴스 위상각 변화를 줄이는 설계 방법을 제안한다. 유한 요소해석(FEA)을 통해 인덕턴스 Profile을 산출하여 제안된 방법의 타당성을 검증하였다. In this paper, We suggest Interior Permanent Magnet Synchronous Motor(IPMSM) design for sensorless drive based on inductance. When sensorless drive control, induced voltage is very small at zero speed or low speed. So It used to Rotor position estimation based on inductance. IPMSM have minimum inductance characteristic at the d-axis. however, if magnetic saturation lead to magnetic neutral point variation following the load current change, There is a change in minimum point of inductance. In this case, it can lead to failure of initial rotor position estimation. So, in this paper, We suggest IPMSM minimum inductance design at the d-axis by blocking magnetic neutral point change. After Figuring out Inductance Profile Based on the Finite Element Analysis(FEA), the result of proposed method were verified.