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2 회로정수 방식 3상유도전동기 등가회로에서의 역률보상 연산모듈
A computation module to compensate the power factor at 2 parameter equivalent circuit for modelling 3 phase induction motors 원문보기

한국마린엔지니어링학회지 = Journal of the Korean Society of Marine Engineering, v.34 no.8, 2010년, pp.1195 - 1202  

최순만 (한국해양수산연수원 교육연구처)

초록
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2회로정수 등가회로에 의한 3상유도전동기 모델링 방식은 정격제원만으로 모의운전 특성을 효과적으로 재현하는 장점이 있으나 여자전류의 생략으로 역률 지시에서의 오차가 커지는 문제가 있다. 본 논문에서는 이러한 오차를 해소하기 위한 방안으로 정격 역률이 실제 전동기와 일치되는 조건에서 부하 크기와 관련이 없는 보상전류의 직교 성분을 해석한 후 이를 2회로정수의 부하 전류에 합성하는 방식을 제시하였다. 또한 정격제원으로부터 보상전류와 보정된 값의 전동기 전류, 토크 및 역률을 출력하는 전체적인 과정을 계산하는 연산모듈을 구성하였으며 실제 전동기의 제원을 모듈에 입력하여 나타나는 시뮬레이션 결과를 확인하였다. 이로부터 정격 운전점에서 주요 운전값이 실제 전동기와 일치할 뿐 아니라 슬립에 따른 전체 운전 영역에서 제시된 모듈의 출력 결과가 2회로정수의 경우보다 개선된 모의 특성을 나타내었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

When modelling lots of induction motors to design and configure an engine room simulator, the 2 parameters equivalent circuit has many practical benefits as it reduces working hours considerably without requiring complicated technical data from makers except the ratings of motors. The basic properti...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이러한 배경에서 본 논문은 2회로정수 방식의 장점은 그대로 살리되 역률 문제의 단점을 보완하기 위한 방법으로서 등가회로에서 얻어지는 부하전류에 일정 보상전류를 합성시킴으로써 역률 차이를 해소할 수 있는 방안을 제시하고 있으며 보상전류의 직교성분을 조건과 크기에 의해 해석한 후 소프트웨어적인 연산 모듈을 구성하였다. 또한 실제 전동기를 모델로 하여 전체 운전 영역에서 모듈이 출력하는 시뮬레이션 결과를 통해 제시된 방식이 보상이 없는 2회로정수 방식과 대비될 때 나타나는 개선된 특성을 확인하기로 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
파라미터 수가 최소인 2회로 정수 방식의 문제점은? 이에 대해 실험이 가능하지 않은 환경과 조건에서 전동기의 명판 제원 에만 근거하여 최적의 근사 모의 특성을 구현하는 문제를 명제로 한다면 파라미터 수가 최소인 2회로 정수 방식에서 가능성을 찾을 수 있다. 다만 이 경우 해당 전동기의 일반적인 운전특성은 간단한 해석과정을 통해 구현할 수 있어도 운전 역률은 실제에 비해 많이 왜곡되어 지시되는 문제를 피할 수 없다. 이는 파라미터 개수의 최소화를 위해 유도전동기 여자전류를 나타내기 위한 리액턴스를 생략하기 때문인데 슬립이 작아지는 저부하 영역에서 역률 차이는 더 심해진다. 이러한 배경에서 본 논문은 2회로정수 방식의 장점은 그대로 살리되 역률 문제의 단점을 보완하기 위한 방법으로서 등가회로에서 얻어지는 부하전류에 일정 보상전류를 합성시킴으로써 역률 차이를 해소할 수 있는 방안을 제시 하고 있으며 보상전류의 직교성분을 조건과 크기에 의해 해석한 후 소프트웨어적인 연산 모듈을 구성 하였다.
2회로정수 등가회로에 의한 3상유도전동기 모델링 방식의 장단점은? 2회로정수 등가회로에 의한 3상유도전동기 모델링 방식은 정격제원만으로 모의운전 특성을 효과적으로 재현하는 장점이 있으나 여자전류의 생략으로 역률 지시에서의 오차가 커지는 문제가 있다. 본 논문에서는 이러한 오차를 해소하기 위한 방안으로 정격 역률이 실제 전동기와 일치되는 조건에서 부하 크기와 관련이 없는 보상전류의 직교 성분을 해석한 후 이를 2회로정수의 부하 전류에 합성하는 방식을 제시하였다.
3상유도전동기 연구의 한계점은? 기관실 시뮬레이터 제작에서와 같이 동시에 많은 전동기들을 모델링 설계해야 하는 경우는 계산 과정이 간단하면서도 해당 전동기의 운전특성을 제대 로 나타낼 수 있어야 한다. 3상유도전동기에 대해서는 각종 등가회로들이 목적에 적합하게 다양한 형태로 연구되어 왔으나 대부분 다수의 회로 파라미터를 포함하는 방식이어서[1-4] 복잡한 실험 과정이나 세부적 기술제원을 토대로 하지 않고는 이들 파라미터 값을 모두 확정하지 못한다는 점에서 정격 제원 정도만 주어질 뿐인 시뮬레이터 작업 환경에서는 사용이 불가능하다. 실험을 통하여 임의 전동기에 대한 회로정수를 결정하는 방법과 관련하여서도[5-8] 무부하, 구속 및 부하실험 등이 필요할 뿐 아니라 파라미터 증가에 따라 정수의 결정에는 더 많은 실험이 요구된다.
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참고문헌 (8)

  1. Emmanuel Delaleau, and Aleksandar M. Stankovi, "Modeling and simulation of the induction motor with positiondependent load torque", Proceedings of the 42nd IEEE Conference on Decision and Control, pp. 6212-6217, 2003. 

  2. Luo X., Liao Y., Toliyat H.A., El-Antably A. and Lipo T.A., "Multiple coupled circuit modeling of induction machines", IEEE Transaction on Industry Applications, vol. 31, no.2, pp. 311-318, 1995. 

  3. Willis, J.R., Brock, G.J., and Edmonds, J.S., "Derivation of induction motor models from standstill frequency response tests", IEEE Trans. Energy Convers., 4, (4), pp. 608-615, 1989. 

  4. G. R. Slemon,"Modelling Induction Machines for Electric Drives," IEEE Trans. on Industry Applications, vol.25, no. 6, pp. 1126-1131, 1989. 

  5. Gastli, A., "Identification of induction motor equivalent circuit parameters using the single-phase test", IEEE Trans. Energy Convers.,14, (1), pp. 51-56, 1999. 

  6. Jacobina, C.B., Filho, Chaves, and Lima, Nogueira, "Estimating the parameters of induction machines at standstill", IEEE Trans. Energy Convers.,17, (1), pp. 85-89, 2002. 

  7. 전내석, 김종윤, 오진석, 김윤식, "인버터로 구동되는 유도전동기의 정수 및 특성에 관한 연구", 한국마린엔지니어링학회지, 제24권, 제6 호, pp. 706-714, 2000. 

  8. 이성근, "파라미터 적응동정에 의한 유도전동기의 중.저속운전 과도특성 개선", 한국마린엔지니어링학회지, 제23권, 제6호, pp. 738-747, 1999. 

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