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본 논문은 미래형 지상무기체계의 고성능 및 소형/경량화를 위한 전기식 직구동화 달성을 위해 PAM-PWM 인버터를 사용한 직구동 모터 드라이버 개발내용이다. 기존 전차의 포탑부는 유압식으로 제작되어 부피가 크고 중량이 무겁기 때문에 그 단점을 보안하기 위해 전기식으로 구성하고 전기식으로 제작을 위해 모터를 이용하게 된다. 고 전압 고 용량은 모터가 필요 하므로 모터를 제어하기 위한 고저/선회 직구동 모터드라이버를 개발을 목표로 한다. PMSM의 제어는 ...

본 논문은 미래형 지상무기체계의 고성능 및 소형/경량화를 위한 전기식 직구동화 달성을 위해 PAM-PWM 인버터를 사용한 직구동 모터 드라이버 개발내용이다. 기존 전차의 포탑부는 유압식으로 제작되어 부피가 크고 중량이 무겁기 때문에 그 단점을 보안하기 위해 전기식으로 구성하고 전기식으로 제작을 위해 모터를 이용하게 된다. 고 전압 고 용량은 모터가 필요 하므로 모터를 제어하기 위한 고저/선회 직구동 모터드라이버를 개발을 목표로 한다. PMSM의 제어는 역기전력을 적절히 보상하고 정확한 위치 센싱이 가능하다면 마치 직류전동기와 같이 아주 쉬게 제어할 수 있다. 그러나 본 과제에 채용되는 직구동 모터 구동은 요구되는 운전속도 범위가 0.005 ~ 86 deg/sec로 일반 PMSM에 비해 훨씬 광범위하며, 정현구동 위치 오차가 0.3 mrad-rms 이하의 고정밀 제어를 요구한다. 저속운전에서의 성능 향상을 위하여 일반적인 PWM 인버터 대신에 DC Bus전압을 모터 구동속도에 맞게 제어할 수 있는 구조의 PAM-PWM 인버터를 채용한다. 이러한 구조는 드라이버 하드웨어 및 제어 알고리즘을 복잡성을 가중시키지만, 적절한 DC Bus 전압제어는 PWM 리플 및 인버터의 데드타임 영향을 고정된 DC Bus 전압을 가질 때 보다 획기적으로 저감시킬 수 있다. 직구동 모터의 고효율 벡터제어를 위한 PAM제어 및 속도-전류제어는 DC Bus전압이 일정한 일반 PMSM 드라이버의 벡터제어(속도-전류제어) 구성에 DC Bus 전압을 제어하기 위한 PAM 제어 구성을 추가한 형태를 취한다. 본 논문에서 고저 및 선회 직구동모터 드라이버의 주요 임무는 상위의 구동/전력 제어기로부터 받은 전류명령 혹은 토크명령에 대한 적절한 전류제어를 수행함으로써 고저/선회 모터를 구동하는 역할을 한다. 주어진 요구 성능을 충족시키기 위하여 채용 또는 새로이 개발/적용하고자 하는 하드웨어 및 제어알고리즘들은 PAM-PWM 전압형 인버터 드라이버, 고효율 벡터제어를 위한 속도제어기 및 비간섭 전류(토크)제어기, PAM에 의한 DC-Bus 전압 및 전류제어 알고리즘, 회전자 속도 추정기, Disturbance 전압(데드타임) 보상 알고리즘, 드라이버 고장검출 기능을 포함하고자 한다. 제어부를 Texas Instruments사의 DSP인 TMS320F28335 탑재하였고, DC Bus 전압 제어를 위해 PAM-PWM 인버터를 사용한 고효율 고저/선회 모터드라이버를 설계하였다.