승강기 비상전원용 인버터 시스템 설계 = Design of Auxiliary Rescue Inverter System

국문 초록 (Abstract)

이 논문에서는 10KW 급 승강기 비상전원용 인버터 시스템을 설계하는 기법에 대해 연구한다. 방전 시에는 입력 (배터리)에는 최소 250V 로 하여 삼상으로 변환하기 위해 최소 680V 로 승압한 후 380V/60Hz로 변환을 한다. 충전 시에는 삼상전압을 직류로 변환 후에 배터리 전압으로 낮춰서 충전한다. 기존에 사용되고 있던 납축전지 대신에 슈퍼커패시터를 사용함으로 고성능과 소형화를 가능하도록 하였다. 인버터 제어는 전류제어기와 전압제어기를 사용한 이중 루프 제어방식을 사용하여 성능의 최적화를 가능하게 하였다. 전류제어기는 최대한 빠른 응답특성을 가지기 위해 데드비트 제어방식을 선택하여 한 샘플링 시간 동안 오차가 0 으로 도달하는 제어가 가능하며 전압제어는 최적 응답특성 (under damping)을 가지는 설계방식을 선택했다. 수학적 모델링을 통하여 제어기가 정확히 한 샘플링에 오차가 0 으로 도달하는 것을 입증하였다. 컴퓨터 시뮬레이션인 MATLAB 을 사용하여 실제 모델과 똑같이 설계하여 제어 시스템의 응답 성능의 우수성을 입증하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper study the design technique of 10KW Inverter-grade elevator emergency power supply system. In discharging, the input side(battery) voltage is 250V at least and this is boosted by 680V to transform 3-phase (380V/60Hz). In charging, the input side(3-phase) voltage is transformed into constant voltage(680V) and this is converted into battery voltage and charged. The battery was been using the lead storage battery. But, the battery uses the super capacitor to achieve high performance in paper. The inverter controller is made possible to optimize performance by using a double loop control system using a current controller and the voltage controller. The current controller is designed to enable the control of the error by selecting the dead-bit control method to have the most rapid response characteristic for a sampling time is reached to zero and the control voltage were selected to design approach has the under damping. Through mathematical modeling it demonstrated that the controller has reached the error to zero in exactly one sampling. Using the MATLAB computer simulation of the same design and physical model demonstrated the superiority of the responsiveness of the control system.

참고문헌 (Reference)

1 N. Pablo, "Zero-steady-state-error input-current controller for regenerative multilevel converters based on single-phase cells" 54 (54): 773-740, 2007

2 M. Macan, "Presentation of a four-quadrant converter based system in traction applications-reference to modeling, simulation and analysis" 1-9, 2007

3 G. W. Chang, "Modeling characteristics of harmonoc currents generated by high-speed railway traction drive converters" 19 (19): 766-773, 2004

4 Youichi Ito, "Microprocessor-Based Robust Digital Control of UPS with Three-Phase PWM Inverter" 10 (10): 1995

5 C, Hua, "High Performance Deadbeat Controlled PWM Inverter Using a Current Source Compensator for Nonlinear Loads" 443-450, 1992

6 Jun-Seok Cho, "Design of Modified Deadbeat Digital Controller for Output Voltage Improvement of 3-Phase UPS" THE KIPE 5 (5): 1-10, 2002

7 T. Kawabata, "Deadbeat control of three phase PWM inverter" 5 (5): 21-28, 1990

8 Osman Kukrer, "Deadbeat Control of a Three-Phase Inverter with an Output LC Filter" 11 (11): 16-23, 1996

9 Annette von Jouanne, "DSP Control of High Power UPS System Feeding Nonlinear Loads" 25 (25): 121-125, 1996

10 M. C. Wong, "Cylindrical coordinate control of 3-D PWM technology in 3-phase 4-wire tri-level inverter" 18 (18): 208-220, 2003

11 Young-Jo, "A Novel Voltage Control Method of Three-Phase PWM Inverter for UPS Application" THE KIPE 260-265, 1999