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PMSM의 제동력 확보에 의한 회생제동 제어에 관한 연구
A Study on the Regenerative Braking Control by means of Extending Brake Power of the Permanent Magnet Synchronous Motor(PMSM) 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.13 no.2, 2012년, pp.760 - 771  

황락훈 (세명대학교 전기공학과)

초록
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본 연구는 전동차를 운전 시, 영구 자석형 동기전동기(PMSM)가 제동할 때 발생한 회생전력은 모두 활용하며, 전기제동에 대하여도 발생한 회생전력을 모두 흡수할 수 있는 능력을 가진 축소모형 전동기 시스템으로 운전함을 가정한다. 축소모형 전동기의 견인시스템은 각 전동기는 영구 자석형 동기전동기(PMSM)를 개별로 제어하는 1C1M방식으로 구축 하였다. 전동차의 승차감 향상 및 에너지의 효율적 이용 등을 위한 방법으로써 벡터제어 방법을 적용하여 관성부하에 대한 시뮬레이션과 축소모형으로 실험을 하여 좋은 결과를 얻었다. 또한, 영구 자석형 동기전동기(PMSM)의 제동력 확보에 의한 회생제동 제어 확보와 전기제동으로 정지하는 극 저속에서의 속도검출과 전동기를 제어하는 방법의 알고리즘에 대하여 연구 하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, a blind spot of motor car, and the put case that is driven the miniature model motor system, when make practical application of the permanent magnet synchronous motors(PMSM) braking and having had the ability that can all absorb regenerative power by means of electric brake which is o...

주제어

#PMSM   #1C1M methods   #Motor control method   #Miniature model motor   #Motor car  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 축소형의 견인시스템은 각 전동기를 개별로 제어하는 1C1M방식으로 구축하며 영구 자석형 동기전동기를 사용하고 관성부하에 대한 실험방식으로 한다. 또 벡터제어방법을 적용하고 전동차의 승차감 향상및 에너지의 효율적 이용 등을 위한 방법으로써 전기제동으로 정지하는 알고리즘에 대하여 극 저속의 속도검출과 전동기를 제어와 제동력 확보에 의한 회생제동 방법에 대하여 연구하였다[9-15].

가설 설정

  • (2) 제동 토크가 0이 되는 점에서 공기 브레이크가 작동된다.
  • 제동할 때 발생한 회생전력은 모두 활용되고 있으며 전기제동의 사용영역확대에 대하여도 발생하는 회생전력을 모두 흡수할 수 있는 능력을 가진 축소모형 전동기의 견인시스템이라고 가정하였다. 실험과 시뮬레이션에 사용된 축소 견인시스템의 제원은 다음 표 1과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
발전제동은 어떻게 제동력을 얻는가? 현재 국내의 전동차는 감속할 때 전기제동과 공기제동을 병행하여 사용하고 있으며 속도가 낮아지면 공기제동만을 사용하여 정차하게 된다. 발전제동은 전동차의 운동 에너지를 전기에너지로 바꾼 후 제동저항기에서 열에너지로 변환하어 발산함으로써 제동력을 얻으며 발생된 열에너지는 지하터널의 온도상승을 유발시킨다. 회생제동은 견인전동기에서 전동차의 운동에너지를 전기에너지로 변환시켜 축소모형 전동기의 견인시스템으로 제동력을 얻는 방법이며 이 회생전력은 주위에서 운전되고 있는 다른 전동차에 보냄으로써 에너지의 효율적인 사용을 기대할 수 있다.
완전 전기제동의 방식은 어떤 조건에서 적용할 수 있는가? 완전 전기제동의 방식은 전기제동에 의해서 전동차가 정차하는 방식이다. 이 방식의 적용은 전기제동을 사용할때 발생하는 회생전력에 대하여 가선이 전압이 상승하지 않도록 에너지의 흡수 능력이 있어야 하며 이러한 조건에서 완전 전기제동을 실현할 수 있다. 완전 전기제동을 사용하면 공기제동에 필요한 부품의 감소로 경량화도 가능해지고 유지보수 면에서도 유리해진다.
국내의 전동차는 감속과 정차시 무엇을 사용하는가? 현재 국내의 전동차는 감속할 때 전기제동과 공기제동을 병행하여 사용하고 있으며 속도가 낮아지면 공기제동만을 사용하여 정차하게 된다. 발전제동은 전동차의 운동 에너지를 전기에너지로 바꾼 후 제동저항기에서 열에너지로 변환하어 발산함으로써 제동력을 얻으며 발생된 열에너지는 지하터널의 온도상승을 유발시킨다.
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참고문헌 (15)

  1. T. Suzuki, T. Koseki, S. Sone, "A Study on a Method of Train Automatic Stopping Control with a Pure Electric Brake", I.E.E. Japan Joint Technical Meeting on Transportation & Electric Railways and Linear Drive, TER-00-37 LD-00-64, pp. 15-18, July 2000. 

  2. L. Kovud hikulrungsri, T. Koseki, "Speed Estimation in Low-Speed Range for an Induction Motor to Realize Pure Electric Brake", I.E.E. Japan Joint Technical Meeting on Transportation & Electric Railways and Linear Drive, TER-00-38 LD-00-65, pp. 19-24, July 2000. 

  3. S. Takashi, K. Takafumi, "Simple Train Automatic Stopping Control with Constant Power Braking Pattern Supposing the Pure Electric Brake." I.E.E. Japan 2001 Japan Industry Applications Society Conference (JISAC2001), Vol. 3, pp. 1285-1288, August 2001. 

  4. T. Suzuki, T. Koseki, S. Sone, "A Study on Increasing Regeneration Rate of Electric Trains with Constant Power Brake Pattern", 2001 National Convention Record, I.E.E. Japan, Vol. 5, No. 252, pp. 2090-2091, March 2001. 

  5. H. Tabuchi, T. Suzuki, T. Koseki, "A Proposal and Study on Braking Signs for Increasing Rate of Electric Brake", 2001 National Convention Record, I.E.E. Japan, Vol. 5, No. 253, pp. 2092-2093, March 2001. 

  6. K. Matatsuok, M. Kondo, Y. Shimizu, "Totally-Enclosed Type Traction Motor Using Permanent Magnet Synchronous Motor." IEEJ Trans. IA, Vol.124, No.2 pp 175-182,2004. 

  7. K. Yoshida, "Development of Main Circuit System using Direct Drive Motor (DDM)", JR EAST Technical Review No.1-Autumn, pp.46-52,2002. 

  8. H. Tabuchi, T. Suzuki, T. Koseki, "A Proposal and Study on Braking Signs for Increasing Rate of Electric Brake", 2001 National Convention Record, I.E.E. Japan, Vol. 5, No. 253, pp. 2092-2093, March 2001. 

  9. Y. Toshiaki, S. Shigetomo "Traction Motors Aiming at High Efficiency and Low Maintenance" toshiba review Vol.58, No.9, PP 14-17. 2003 

  10. George Ellis, Jens Ohno Krah, "Observer-basedResolver Conversion in Industrial Servo Systems.", PCIM 2001, 2001. 

  11. Reza Hoseinnezhad, Peter Harding "A Novel Hybrid Angle Tracking Observer for Resolver to Digital Conversion.",44th IEEE Conference on Decision & Control, and the European Control Conference, pp7020-7025, 2005. 

  12. Texas Instruments, "TMS320F240 DSP Solution for Obtaining Resolver Angular Position and Speed.", Application Report SPRA605, February 2000. 

  13. Analog Devices, "12-Bit R/D Converter with Reference Oscillator.", Analog Devices, 2003. 

  14. S.Takashi, K. Takafumi, "Simple Train Automatic Stopping Control with Constant Power Braking Pattern Supposing the Pure Electric Brake." I.E.E. Japan 2001 Japan Industry Applications Society Conference (JISAC2001), Vol. 3, pp. 1285-1288, August 2001. 

  15. S. Takashi, K. Takafumi, "Simple Train Automatic Stopping Control with Constant Power Braking Pattern Supposing the Pure Electric Brake." I.E.E. Japan 2001 Japan Industry Applications Society Conference (JISAC2001), August 2001. JREAST Technical Review No.8-Summer,Vol.3,pp.31-42,pp. 1285-1288, 2004. 

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