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이국선,최익,조황,백주훈,Lee, Kook-Sun,Choy, Ick,Cho, Whang,Back, Ju-Hoon 한국전자통신학회 2012 한국전자통신학회 논문지 Vol.7 No.1
범용적으로 사용되고 있는 수평형 풍력 터빈(HAWT)은 블레이드가 장착된 터빈이 회전부인 너셀에 고정되어 타워의 최상단에 지지되는 구조이다. 터빈에서 생산되는 전력은 너셀 내부에서 증속기를 통하여 발전기로 들어가게 된다. 발전기에서 생산되는 전력은 타워를 통해서 지상과 송전선으로 연결되므로 너셀의 요잉이 발생하는 경우 송전선의 꼬임이 발생하게 된다. 따라서 이를 방지하기 위한 슬립링이나 추가적인 요잉 제어 알고리즘이 필요한 단점이 있다. 제안하는 새로운 구조의 HAWT는 베벨기어와 중공축을 이용하여 송전선 문제를 해결하였다. 또한, 병렬로 접속된 두개의 발전기를 이용하여 요잉이 용이할 뿐 아니라 생산 전력을 분산시킴으로써 인버터의 용량을 줄일 수 있다. MPPT 알고리즘과 요잉 제어를 수행하는 시뮬레이션을 통해서 제안하는 구조가 풍력 발전에 효과적임을 보였다. Commonly used horizontal-axis wind turbines (HAWT) have the following structure: two or three blades, a nacelle which contains power converting equipments, generators, and a tower which supports the nacelle. The generated power is transmitted from the nacelle to the ground. Due to this structure, the power transmission lines are twisted when the nacelle is yawing. Thus, slip ring or additional yaw control mechanism is required. We propose a new structure of HAWT which is free of this transmission line problem. Moreover, the size of inverter can be reduced since two generators are connected in parallel in our mechanism so that power is distributed. A controller for yawing is developed so that it works in harmony with the controller for power generation. A MPPT (Maximum Power Point tracking) algorithm is implemented for the proposed system and efficiency of the system is validated by simulation.
Nonlinear Disturbance Observer based Robust Attitude Tracking Controller for Quadrotor UAVs
이국선,백주훈,최익 제어·로봇·시스템학회 2014 International Journal of Control, Automation, and Vol.12 No.6
This paper presents a robust attitude tracking controller for quadrotors based on the nonlinear disturbance observer, which has been developed recently. The structural condition on the input gain matrix, which is not easy to check, is removed by factorizing it into two parts and modifying the dis-turbance observer structure. A constructive design procedure is provided and it is shown that the pro-posed controller recovers the performance of the nominal closed-loop system in the whole time hori-zon under parameter uncertainties and disturbance torques. The results are validated through simula-tions and compared with the feedback linearization design.
이국선(Kook-Sun Lee),최익(Ick Choy),최주엽(Ju-Yeop Choi),송승호(Seung-Ho Song),이상준(Sang-Joon Lee),이현동(Hyeoun-Dong Lee),권태석(Tae-Seok Kwon) 전력전자학회 2009 전력전자학술대회 논문집 Vol.2009 No.2
HEV(Hybrid Electrical Vehicle)의 배터리와 전동기/발전기용 인버터 사이에 장착되는 양방향 컨버터는 boost/buck 동작을 수행함으로써 차량이 효율적으로 동작되도록 한다. 대표적인 단상(single-phase)의 Half bridge topology를 기준으로 효율을 분석 하였으며 효율 개선을 위하여 다상 (multi-phase) 인터리빙, 소프트 스위칭 기술 등이 사용되고 있으나 여기서는 하드 스위칭 상태만 다룬다. Ideal한 컨버터의 경우 단순히 Duty비와 동작 영역에 따라서 출력 상태가 결정 되며 입력전력과 출력전력은 동일하다. 그러나 손실이 있는 경우 입/출력 전력은 동일하지 않게 되고, Duty 역시 변화 한다. 따라서 각 손실 파라미터를 Ideal한 Duty로 가정하고 구할 경우 오차가 발생한다. 또한, 스위칭 소자의 on/off시 발생하는 스위칭 손실은 실험 측정값과 계산값의 차이가 크기 때문에 이 역시 오차의 원인이 된다. 본 논문에서는 각 손실 파라미터와 입/출력 전력을 Duty에 대한 다항식으로 표현 하였다. 고차 다항식의 근을 수치 해석적으로 구하여 손실을 고려한 Duty비를 찾아 낼 수 있다. 스위칭 손실의 경우 데이터 시트에 주어진 손실 그래프를 테스트 영역까지 1차 근사하여 사용함으로써 정확한 효율 측정이 가능 하도록 하였다.
풍력발전시스템 시뮬레이션을 위한 MATLAB/Simulink 기반 라이브러리 개발
이국선(Kooksun Lee),이형민(Hyoungmin Lee),백주훈(Juhoon Back),송승호(Seung-Ho Song) 전력전자학회 2011 전력전자학술대회 논문집 Vol.2011 No.7
본 논문에서는 풍력 발전 시스템의 시뮬레이션을 위한 MATLAB/Simulink 기반의 소프트웨어를 개발 하였다. 풍력 발전 시스템을 6가지의 주요 요소 (바람, 기계 요소, 전기 기기, 제어, 전력 변환기, 기타 요소)로 분류 하여 라이브러리를 개발 하였고 각각의 모델들은 해당하는 대수방정식 혹은 미분방정식으로 표현하여 구현하였다. 최근 대형화 되고 있는 풍력 터빈의 추이를 고려하여 대형의 풍력 터빈에서 사용되는 개별 피치 제어 모델을 선형화 하여 구현하였다. 또한, 상태 변수가 많은 전기기기 모델들은 미리 컴파일 된 형태의 모델을 추가함으로써 빠른 속도로 시뮬레이션이 가능하다.
마이크로컬럼 방식의 전자현미경 이미지에서 이동하여 겹친 물체 사이의 거리 측정
이국선(Guk-Seon Lee),황영섭(Young-Sup Hwang) 대한전자공학회 2015 대한전자공학회 학술대회 Vol.2015 No.11
다중 탄소나노튜브 팁(multi carbon nanotube tip)이 사용된 마이크로 칼럼(micro-column)을 장착한 전자현미경으로 획득한 이미지에서, 두 개의 겹쳐진 물체를 관찰 할 수 있다. 이것은 서로 다른 위치에서 발생한 전자빔에 의해 생성된 에너지 중에서 강력한 두 개의 신호를 영상화했기 때문이다. 이 겹쳐진 두 물체의 거리를 측정하기 위해 템플릿 매칭(template matching) 기법을 이용하였고, 실험에 사용된 현미경 이미지의 특성을 고려하여 매칭 알고리즘으로 오차의 분산(variance of difference)을 사용하였다. 실험 결과 두 물체의 거리를 측정할 수 있었으나, 물체가 같은 구조가 반복되는 형태를 가지기 때문에 정확한 방향은 구분할 수 없었다.
이국선(Kooksun Lee),최익(Ick Choy),백주훈(Juhoon Back) 전력전자학회 2010 전력전자학술대회 논문집 Vol.2010 No.11
본 논문에서는 센서리스로 구동하는 PMSM의 부하 토크 변동에 대한 속응성 향상 기법을 제안한다. 센서리스 구동의 대표적인 기법으로 전류 기반 모델을 이용하여 역기전력을 관측하고, 이로부터 위치/속도 정보를 검출하는 방식을 들 수 있다. 이 때, 관측기의 수렴 속도가 역기전력을 관측할 수 있을 만큼 충분히 빨라야 하며, 제어기는 관측기로부터 추출된 속도 정보를 이용하므로 전체 제어기의 대역폭은 관측기의 대역폭에 의해 제한된다. 이로 인하여 속도 제어기가 부하 토크 변동에 충분히 빨리 대응하지 못할 수 있다. 본 논문은 외란 관측기를 사용하여 부하 토크를 외란으로 간주하고 그 영향을 보상한다. 모의실험을 통하여 강인성이 향상됨을 보인다.
역기전력 관측기를 이용한 BLDC 모터의 토크 리플 저감 제어
이국선(Kook-Sun Lee),최익(Ick Choy) 대한전기학회 2010 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2010 No.7
본 논문에서는 비 이상적(Non-ideal)인 역기전력을 갖는 브러시리스 직류 전동기(Brushless DC Motor : BLDCM)의 토크 리플저감 방법을 제시 한다. BLDCM의 토크 리플이 발생하는 이유는 크게 두가지로 나뉜다. 먼저 상 전환 구간에서 여자상의 증가 전류와 비 여자상의 감소 전류 기울기가 다르기 때문에 상 전환 시 토크 리플(Commutation torque ripple)이 발생한다. 두 번째로 역기전력으로 인한 토크 리플이다. 이상적인 경우 BLDCM의 역기전력은 사다리꼴 파형을 갖는다. 그러나 고정자의 권선비, 회전자의 모양 등으로 인하여 역기전력이 이상적이지 않기 때문에 이로 인한 토크 리플이 전 구간에서 발생한다. 역기전력을 측정하는 방법은 주로 센서리스 기법에서 연구되고 있다. 이는 회전자의 정확한 위치 정보를 절대 인코더(Absolute Encoder)나 레졸버(resolver) 없이 얻는 것으로 가장 많이 사용되는 방법은 개방된 상의 ZCP(Zero Crossing Point)를 검출 하는 것이다. 일반적인 센서리스 기법이지만 전 구간의 역기전력 측정이 불가능 하다. 반면, 역기전력 관측기를 사용한 센서리스 방법은 전 구간에서 역기전력을 추정 할 수 있다. 역기전력 관측기 기법을 적용하여 얻은 역기전력과 포지션 센서를 통해 얻은 역기전력을 이용하여 역기전력 왜곡으로 인한 토크 리플을 보상한다.