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3Hz 이하의 저속영역에서 유도 모터의 센서리스벡터 제어를 위한 줌잉 퍼지논리 제어기
Zooming fuzzy logic controller for sensorless vector control of an induction motor in low speed region under 3Hz 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.16 no.11, 2012년, pp.2474 - 2479  

한상수 (가천대학교) ,  최승헌 (가천대학교)

초록
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유도 모터의 센서리스 벡터 제어시스템은 모터의 시정수를 이용하여 자극의 위치를 추정하는 제어시스템으로 중고속 영역의 경우 제어가 잘 구현된다. 그러나 저속 영역의 경우 모터로부터 얻는 전압 정보가 작아 센서리스 벡터제어 구현이 어렵다. 본 논문에서는 3Hz이하의 저속영역에서 센서리스 벡터제어의 문제점을 개선시키기 위한 줌잉 알고리즘을 이용한 퍼지 논리 제어기를 제시하였으며 제어기 성능이 향상됨을 실험을 통하여 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

A sensorless vector control of an induction motor provides a good performance in the middle and high speed region. However, in the low speed region, it is very difficult to implement the sensorless vector controller because the feeding voltage measured by the motor is very low. In this paper, to imp...

주제어

#센서리스 벡터제어   #유도 모터   #저속 영역   #퍼지논리 제어기   #줌잉 알고리즘  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 센서리스 벡터제어의 저속에서의 문제점을 해결하기 위하여 줌잉 퍼지제어기를 제안하였다. 줌잉 퍼지 제어 알고리즘은 모터속도오차에 따라 인가하는 모터의 전압크기를 제어하게 설계하였고 3Hz이하의 구간에서는 줌잉 모터의 상태에 따라 전압크기를 좀 더 세분화하여 제어 할 수 있도록 설계하였다.
  • 본 논문에서는 이러한 센서리스 벡터제어의 저속에서의 문제점을 해결하고자 비선형제어기인 퍼지제어기를 적용하여 저속운전에서 수식적으로 얻을 수 없는 유도전동기의 속도정보를 전문가의 경험에 기초한 퍼지룰 베이스를 이용하여 저속영역에서 유도전동기를 성공적으로 제어할 수 있는 퍼지제어기를 제안하고자 한다. 설계된 퍼지제어기는 특정영역 특히 3Hz 미만의 저속영역 운전 구간을 좀 더 세분화하여 제어규칙을 적용할 수 있는 줌잉(zooming) 퍼지제어기를 설계하여 센서리스 벡터 제어기가 3Hz 이하로는 제어되지않는영역에서 제어 될 수 있도록 제어기를 설계하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
센서리스 벡터제어를 구현하는 방법은 어떻게 나눌 수 있는가? 센서리스 벡터제어를 구현하는 방법은 크게 선형제어기와 비선형제어기로 나눌 수 있으며[1],[2] 선형제어 기를 이용한 방법으로는 슬립주파수 검출방법과 상태 방정식을 이용한 속도추정방식, 공극 하모닉 전압에 기초한 평가방법, 자속벡터에 기인한 자속으로부터 속도를 추정하는 방법, 옵저버를 이용한 속도추정방식, 자속과 토크를 직접 제어하는 직접자속제어 방식 등이 있으며 비선형제어기를 이용한 방식으로는 유도전동기의 모델을 기초로 한 MRAS방식, 칼만 필터를 이용한 제어 방식, Neural Network을 이용한 방식 등이 있다[3],[4]. 이와 같은 제어 방식은 제어 방식에 따라 성능의 차이는 있지만 고속영역의 경우 벡터제어가 잘 구현된다.
선형제어기를 이용한 센서리스 벡터제어를 구현하는 방법은 어떤 것이 있는가? 센서리스 벡터제어를 구현하는 방법은 크게 선형제어기와 비선형제어기로 나눌 수 있으며[1],[2] 선형제어 기를 이용한 방법으로는 슬립주파수 검출방법과 상태 방정식을 이용한 속도추정방식, 공극 하모닉 전압에 기초한 평가방법, 자속벡터에 기인한 자속으로부터 속도를 추정하는 방법, 옵저버를 이용한 속도추정방식, 자속과 토크를 직접 제어하는 직접자속제어 방식 등이 있으며 비선형제어기를 이용한 방식으로는 유도전동기의 모델을 기초로 한 MRAS방식, 칼만 필터를 이용한 제어 방식, Neural Network을 이용한 방식 등이 있다[3],[4]. 이와 같은 제어 방식은 제어 방식에 따라 성능의 차이는 있지만 고속영역의 경우 벡터제어가 잘 구현된다.
퍼지제어기의 정상상태 에러가 큰 이유는 무엇인가? 퍼지제어기는 입출력관계가 비선형이고 큰 오차에 대해 처리능력이 뛰어나기 때문에 비선형특성을 나타내는 시스템에 적합하나 오차가 매우 작을 경우 처리 능력이 떨어진다. 또한 PI제어기가 갖고 있는 적분능력이 없기 때문에 정상상태 에러가 크다[5]. 이와 같이 퍼지제어기의 오차가 작은 경우 정상상태 응답특성을 개선하기 위하여 줌잉 퍼지제어기를 사용한다.
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참고문헌 (5)

  1. Elloumi M, Ben-Brahim L, Al-Hamadi MA "Survey of speed sensorless controls for IM drives". IEEE Industrial Electronics Society. IECON 98. Proceedings of the 24th annual conference of the IEEE, pp 1018-1023, 1998. 

  2. Inanc N "Implementation of a closed loop sliding mode observer for speed sensorless control of an indirect field oriented induction motor drives". Electrical Engineering (Archiv fur Elektrotechnik), vol 90, $N^{\circ}r$ 2 December, 2007. 

  3. Rashed M, Stronach F, Vas P "A stable MRAS-based sensorless vector control induction motor drive at low speeds", Industry Application Conference, 38th IAS annual meeting conference record 12-16 Oct, vol 2, pp 1181-1188, 2003. 

  4. Carmeli MS, Castelli Dezza F, Iacchetti M, Perini R, "Effect of the inverter non-linearities compensation on a MRAS speed estimator in a double fed induction motor drive". Electr Eng(Archiv fur Elektrotechnik) 90(4): 283-291, 2008. 

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  5. 변증남, 퍼지논리제어, 홍릉과학출판사, pp.175-177, 1997. 

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