매입형 영구자석 동기전동기 구동 인버터 시스템의 가청 스위칭 소음 저감을 위한 공간벡터 기반 RPWM에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

매입형 영구자석 동기전동기(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)는 기존에 산업체에서 널리 사용하던 유도전동기에 비해 소형, 경량화 및 유지보수 비용감소 등의 이유로 최근 다양한 응용분야에서 연구하고 있다. 특히 하이브리드 자동차(HEV) 및 전기 자동차(EV)와 같은 분야에서 활발한 연구를 진행 중에 있다.
본 논문은 매입형 영구자석 동기전동기가 구동 시 발생하는 전자기적 소음을 저감시키기 위해서 RPWM 기법을 적용한 매입형 연구자석 동기전동기 구동 인버터시스템을 구축하였다. RPWM 기법은 전자기적 소음의 원인이 되는 특정 대역에 집중된 고조파 성분의 크기를 줄이고, 넓은 대역으로 분산시켜 소음을 저감시키는 기법이다. 기존방식과 RPWM 방식의 특성을 비교하기 위하여 Matlab/ Simulink를 이용하여 매입형 영구자석 동기전동기 구동 인버터시스템을 시뮬레이션 하였고, 고성능 DSP 프로세서 TMS320F28335를 메인 프로세서로 하여 인버터시스템을 구축하여 실험을 진행하였다. 실험 결과 스위칭 주파수의 정수배에 강한 고조파 성분이 존재하는 기존방식에 비해 RPWM방식은 넓은 대역에 고조파 성분이 분산되고 있음을 확인하였다.
본 논문은 현재 매입형 영구자석 동기전동기 구동 인버터시스템에 관한 RPWM 기법에 대한 논문에 없다는 점에서 큰 의의가 있다고 하겠다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In a recently industry, IPMSM(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor) is developed through a wide variety of research because of high torque density, ease of maintain, superior electric power density and high efficiency. Especially, application of IPMSM has become a major concern as development of a hybrid electric car (HEV) and electric car (EV).
In this paper, the IPMSM inverter system by RPWM(Random Pulse Width Modulation) is proposed to reduce electromagnetic noise. RPWM have an excellent reduction method of acoustic noise on the inverter system.
To verify the validity of study, simulation results of IPMSM Inverter system applying the proposed method was compared with the conventional method. Simulation program is developed using Matlab/Simulink. Also, experimentation is implemented on RPWM of IPMSM Inverter system using high speed DSP(Digital Signal Processor) TMS320F28335. The result show that the current harmonics of the IPMSM Inverter system was spread into wide band area by the proposed RPWM technique based on space vector modulation method.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 1.1 연구의 배경 및 목적 1
• 1.2 연구내용 및 구성 2
• 제 2 장 매입형 영구자석 동기 전동기 구동 인버터시스템의 RPWM 적용 방안 3
• 2.1 RPWM (Random Pulse Width Modulation) 3
• 2.2 고정 주파수 PWM 고찰 : 공간벡터 변조 기법 4
• 2.3 공간벡터 기반 RPWM 구현 방안 8
• 제 3 장 매입형 영구자석 동기 전동기 11
• 3.1 매입형 영구자석 동기전동기의 특징 11
• 3.2 매입형 영구자석 동기 전동기의 수학적 모델링 12
• 제 4 장 인버터 시스템 모의시험 14
• 4.1 R-L 부하를 이용한 인버터시스템 모의시험 14
• 4.2 매입형 영구자석 동기전동기 구동 인버터시스템 모의시험 27
• 제 5 장 인버터시스템 실험 38
• 5.1 실험 장비의 구성 38
• 5.2 매입형 영구자석 동기전동기 구동 인버터시스템의 프로그램 구성 41
• 5.3 R-L 부하를 이용한 인버터시스템 실험 45
• 5.4 매입형 영구자석 동기전동기 구동 인버터시스템 실험 48
• 제 6 장 결 론 54
• 참고문헌 55
• 국문초록 57
• Abstract 58