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문제 정의
- 본 연구에서는 일정한 SRG회전속도에서 부하에 대한 출력전압의 견실성을 높이고 Break 토오크리플과 소음을 줄이기 위한 방법으로, 간단히 계자분 전류를 인가하는 스위 칭방법 과 스위 칭 각(On-Off)변화를 통하여 그 특성을 실험적으로 비교 분석한다. 계자분 전류를 인가하는 스위칭 방법은 하드쵸핑 스위칭방법과 소프트쵸핑 스위칭방법을 이용하였고, 각각 스위칭방법에서 스위칭각(On-Off)은 동일하게 변화를 주었다.
제안 방법
- 사용하였다. SRG와 전동기 사이에는 토오크 측정을 위해 Torque meter를 이용하였고, 각각의 연결부에는 진동 및 비틀림을 고려하여 플랙시블(Flexible) 커블링을 연결하였다. 모든 특성시험에서는 1000[Q]/100[W] 부하저항을 이용하였다.
- SRG의 스위칭 방법 및 스위칭각 변화에 따른 SRG의 정전압, Break 토오크, 소음 특성 해석을 위해 SRG와 비대칭 브릿지 컨버터, SRG 회전용 전동기로 DC 모터를 사용하였다. 전체적인 시스템 구성은 그림 4와 같이 구성하였다.
- 실험에서 회전자극과 고정자극이 서로 정렬된 위치즉 그림 1에서 0 a 를 0#로 하였을 때 #을 15°~30°까지 3°씩 변화를 주었고, Off e#는 30°~60°로 3°씩 변화를 주었다. 각각 하드쵸핑과 소프트쵸핑 스위칭방법을 적용하여 정전압, 토오크리플 그리고 소음의 특성을 실험하였다.
- 실험은 단순히 PI 전압 제어기를 이용하였다. 그리고 스위칭 각(On-Off)은 소프트쵸핑 스위칭 방법과 하드쵸핑 스위칭방법 모두 동일하게 설정하여 그 특성을 해석 하였다.
- 본 논문은 일정한 SRG회전속도에서 부하에 대한 출력전압의 견실성을 높이고 Break 토오크리플과 소음을 줄이기 위해서, 간단히 계자분 전류를 인가하는 스위칭방법과 스위칭 각(On-Off) 변화만을 통하여 이들 특성을 실험적으로 비교분석하였다. 계자분 전류를 인가하는 스위칭방법으로는 하드쵸핑 스위칭방법과 소프트쵸핑 스위칭 방법을 이용하였고, 각각 스위칭방법에서 스위칭각(On-Off)은 동일하게 변화를 주었다.
- 소음 측정기는 TES 사의 1353 모델을 이용하였고, 완벽한 소음 차폐시설이 갖추어지지 않았으나 실험 시작 전의 소음을 측정한 후 그 값과 실험 후의 값을 비교하여 그 차이를 측정하였다. 정지 상태에서의 소음 즉, 암소음은 42[dB] 이다.
- 모든 특성시험에서는 1000[Q]/100[W] 부하저항을 이용하였다. 스위칭방법, 스위칭각 변화에 따른 정전압, 토오크리플 그리고 소음에 대한 특성을 고찰하기 위해 타여자 방식을 이용하였고, 그때 타여 자 초기 전압은 40[V]이 다.
- 실제 실험을 통하여 특성을 고찰 하였다. 실험에 사용한 SRG의 사양은 표 1과 같다.
- 엔코더와 l[m] 떨어진 지점에 소음 측정기를 고정하여 측정하였다. 소음 측정기는 TES 사의 1353 모델을 이용하였고, 완벽한 소음 차폐시설이 갖추어지지 않았으나 실험 시작 전의 소음을 측정한 후 그 값과 실험 후의 값을 비교하여 그 차이를 측정하였다.
- 이를 위하여 하드쵸핑 스위칭방법과 소프트쵸핑 스위칭방법에 대해 특성을 비교 하였다.
대상 데이터
- 전체적인 시스템 구성은 그림 4와 같이 구성하였다. SRG 구동시스템을 위한 프로세서는 TKTexas Instrument) 사의 TMS320LF2407A를 사용하였다.
- 그리고 회생에너지 충전 요소로는 DC-Link 단에 5600[uF]/400[V]급 전해 capacitor를 이용하였다. 충전 기준전압은 200IV]로 설정하였다.
- SRG와 전동기 사이에는 토오크 측정을 위해 Torque meter를 이용하였고, 각각의 연결부에는 진동 및 비틀림을 고려하여 플랙시블(Flexible) 커블링을 연결하였다. 모든 특성시험에서는 1000[Q]/100[W] 부하저항을 이용하였다. 스위칭방법, 스위칭각 변화에 따른 정전압, 토오크리플 그리고 소음에 대한 특성을 고찰하기 위해 타여자 방식을 이용하였고, 그때 타여 자 초기 전압은 40[V]이 다.
- 본 실험에서 SRG의 회전을 위해 정격출력 200[W]인 DC 전동기를 사용하였다. SRG와 전동기 사이에는 토오크 측정을 위해 Torque meter를 이용하였고, 각각의 연결부에는 진동 및 비틀림을 고려하여 플랙시블(Flexible) 커블링을 연결하였다.
이론/모형
- 비교 분석한다. 계자분 전류를 인가하는 스위칭 방법은 하드쵸핑 스위칭방법과 소프트쵸핑 스위칭방법을 이용하였고, 각각 스위칭방법에서 스위칭각(On-Off)은 동일하게 변화를 주었다. 실험은 단순히 PI 전압 제어기를 이용하였다.
- 계자분 전류를 인가하는 스위칭방법으로는 하드쵸핑 스위칭방법과 소프트쵸핑 스위칭 방법을 이용하였고, 각각 스위칭방법에서 스위칭각(On-Off)은 동일하게 변화를 주었다. 소프트쵸핑 스위칭방법에 의한 계자방식에서 On-Off 스위칭각 변화에서도 부하에 대한 정전압 및 평균 Break 토오크리플에는 큰영향을 주지 않았다.
성능/효과
- Break 토오크리플이 크게 발생하여 저속 회전속도영속에서는 Break 모드로 발생될 우려가 컸다. 그리고 스위칭각(On-Off)의 변화에 따른 소음특성은 스위칭 Off각이 적을수록 소프트스위칭 방식보다 약 10[dB]정도 낮아졌다.
- 측정한다. 또한 시스템의 보호을 위하여 PDPINTx/Pin 을 이용하여 과전류, 과전압시 시스템을 보호하였다.
- 또한 소음 특성도 스위치각(On-Off) 전영역에서도 변화율이 적 었다. 한편 하드쵸핑 스위칭방법에 의한 계자방식에서 On-Off 스위칭 각 변화는 부하에 대한 정전압과 평균 Break 토오크 리플 그리고 소음특성에 많은 영향을 주었다. 하드쵸핑 스위칭 방법에 의한 계자방식은 순시적으로 충전전압을 높일 수 있지만 발전 전영역에서는 적정한 스위칭각의 설정이 어렵다.
후속연구
- SRG의 발전량을 더욱더 크게 하고, 상용화하기 위해서는 본 연구에서 고찰한 바와 같이 발전회전속도에 따라 소프트쵸핑 스위칭방법과 하드쵸핑 스위칭방법 그리고 On-Off 스위칭각변화를 실시간으로 제어할 수 있는 알고리즘 개발과 전력변환시스템의 개발이 필요하다.
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