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이산화탄소 배출량이 증가함에 따라 지구 온난화가 심화되면서 이산화탄소 배출량 감축에 대한 논의가 지속되고 있다. 그 중 자동차가 포함된 수송 연료에 의한 이산화탄소 배출량은 공업배출가스에 이어 세 번째로 많은 비중을 차지하는 것으로 나타나 친환경차 개발이 자동차 업계의 큰 이슈로 부각되었다. 매입형 영구자석 동기전동기는 단위 체적당 출력 가능한 토크가 크고, 고효율이라는 장점으로 인해 친환경 자동차의 견인용 전동기로써 주목받고 있다. 전기 자동차는 화학 연료 대신 배터리를 사용하기 때문에 1회 충전시 사용 가능 시간이 짧다는 것이 문제가 되고 있다. 따라서 1회 충전시 더 많은 거리 및 시간을 운행하기 위해서 전동기의 효율적인 제어가 필수적이다. 매입형 ...

이산화탄소 배출량이 증가함에 따라 지구 온난화가 심화되면서 이산화탄소 배출량 감축에 대한 논의가 지속되고 있다. 그 중 자동차가 포함된 수송 연료에 의한 이산화탄소 배출량은 공업배출가스에 이어 세 번째로 많은 비중을 차지하는 것으로 나타나 친환경차 개발이 자동차 업계의 큰 이슈로 부각되었다. 매입형 영구자석 동기전동기는 단위 체적당 출력 가능한 토크가 크고, 고효율이라는 장점으로 인해 친환경 자동차의 견인용 전동기로써 주목받고 있다. 전기 자동차는 화학 연료 대신 배터리를 사용하기 때문에 1회 충전시 사용 가능 시간이 짧다는 것이 문제가 되고 있다. 따라서 1회 충전시 더 많은 거리 및 시간을 운행하기 위해서 전동기의 효율적인 제어가 필수적이다. 매입형 영구자석 동기전동기를 최대 효율로 운전하기 위한 방법이 단위 전류당 최대 토크(MTPA) 운전법이다. 즉, 요구되는 토크를 내기위한 최적의 운전점을 찾아내는 알고리즘이다. 일반적인 MTPA 운전법은 일반적인 MTPA 제어는 자기 인덕턴스만 고려할 뿐 실제로 존재하는 d-q축 간의 상호 인덕턴스 성분은 고려하지 않는다. 또한 제정수는 전동기의 운전 속도 및 온도에 따라 달라지기 때문에 고정된 제정수로 운전할 경우 최적의 운전점을 찾을 수 없다. 그렇기 때문에 모든 운전점에서 전류와 토크 간의 관계를 측정하여 MTPA 운전을 하기 위한 참조표 방식을 사용하게 된다. 참조표 방식은 실험적인 방식이기 때문에 신뢰성은 있지만 온도의 변화를 고려하지 못하며, 전 영역에서의 실험이 필요하기 때문에 오랜 시간이 걸린다는 단점이 있다. 본 논문에서는 매입형 영구자석 동기전동기의 상호 인덕턴스 성분을 고려하여 MTPA 운전을 하는 방법에 대해서 제안하였다. 제안한 MTPA 운전법은 전동기의 d축과 q축의 인덕턴스의 변동분을 상호 인덕턴스로 추정하여 MTPA 식을 새롭게 유도하였으며, 제정수 변화를 고려한다는 특징을 갖는다. 또한 상호 인덕턴스를 추정함으로써 실시간으로 제정수 변동을 고려하기 때문에 참조표를 사용하지 않아도 된다는 장점이 있다. 제안한 매입형 영구자석 동기전동기의 MTPA 운전법을 검증하기 위해, 상호 인덕턴스 성분이 고려된 매입형 영구자석 동기전동기 모델을 소개하였으며, 이를 바탕으로 MTPA 운전점을 추종하는 식을 도출하였다. 제안한 식은 모의 실험을 통해 검증하였으며, 실제 전동기 실험을 통해 적용 가능성을 증명하였다.

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