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2상 유도전동기의 벡터제어를 위한 저가형 전류측정 방법
Low-Cost Current Measurement Method for Vector Control of 2-Phase Induction Motor 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.16 no.1, 2015년, pp.634 - 638  

오광호 (공주대학교 대학원 전기전자제어공학과) ,  윤덕용 (공주대학교 대학원 전기전자제어공학과)

초록
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2상 유도전동기의 벡터제어를 위해서는 전동기로 입력되는 상전류를 실시간으로 측정해야 한다. 일반적으로 전동기의 상전류는 인버터의 출력단에 2개의 홀전류센서를 삽입하여 측정한다. 그러나, 홀전류센서는 가격이 비싸고, 2상 유도전동기용 벡터제어 인버터는 주로 시스템의 가격이 낮은 저전력 응용분야를 대상으로 연구가 진행되고 있으므로 홀전류센서를 사용하는 것은 경제성 측면에서 부적합하다. 따라서, 본 논문에서는 인버터의 출력단에 고가의 홀전류센서 대신 션트저항을 삽입하고, 이것의 양단 전압을 차동 증폭기로 증폭하여 모든 운전영역에서 정밀하게 상전류를 측정하는 방법을 제안한다. 이를 220[V]/360[W]급의 2상 유도전동기 벡터제어 인버터에 적용하였으며, 제안된 방법의 유효성은 컴퓨터 시뮬레이션과 실험을 통하여 검증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Phase currents should be measured in real time for vector control of a 2-phase induction motor. Generally, the phase currents of the motor are measured using two Hall current sensors installed at the output terminal of an inverter. Unfortunately, Hall current sensors are expensive and uneconomical b...

주제어

#Current Measurement   #Shunt Resistor   #2-Phase Induction Motor   #Vector Control  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 주로 저가형 소용량 인버터 분야에서 연구가 진행되고 있는 2상 유도전동기 벡터제어를 대상으로 고가의 홀전류센서 대신에 션트저항을 사용하여 저가격으로 전동기의 상전류를 측정할 수 있는 방안을 제시하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
션트저항을 사용하는 방법의 문제점은? 3상 유도전동기 벡터제어 인버터에서는 저가격화를 위해 고가의 홀전류센서 대신에 션트저항을 사용하는 방법이 널리 연구되어 왔으나, 스위칭 상태나 운전조건에 따라 측정 불가능영역이 존재하여 벡터제어 인버터에 적용하기 어려운 문제를 가지고 있다. 최근에는 이러한 문제를 해결하기 위해서 기존의 전류센서의 위치에 션트저항을 삽입하여, 모든 운전영역에서 전류를 측정하는 방법이 발표되었다[3].
SPIM에 벡터제어가 용이하지 못한 이유는? 그러나, 최근에는 가전제품의 고급화 및 고효율화 추세에 따라 여기에서도 전동기의 고성능 가변속 제어가 요구되고 있다. 하지만, SPIM의 경우에는 전통적으로 정속제어에 주로 사용되어 왔고, 주권선과 보조권선의 불평형으로 인하여 벡터제어가 용이하지 못한 것으로 알려져 있다[1]. 이를 해결하기 위해서는 SPIM에서 주권선과 보조권선을 대칭 분포시킨 2상 유도전동기(2PIM ; 2-Phase Induction Motor)를 사용하는 것이 바람직하다.
차동증폭기 회로를 설계하여 해결할 수 있는 문제점은? 2개의 션트저항을 기존의 홀전류센서 위치에 대체 함으로써 인버터의 스위칭 조건에 관계없이 전동기의 모든 운전영역에서 상전류를 측정할 수 있는 장점이 있으나, 션트저항의 양단이 수백[V]의 높은 전위를 갖기 때문에 이를 처리하는 아날로그 회로 설계 기술이 필요하다. 이러한 문제를 해결하기 위해 분압저항과 연산증폭기를 사용하여 차동증폭기 회로를 설계하는 방법을 제시하였으며, 이러한 상전류 측정 방법을 360[W]급 2PIM 벡터제어 인버터에 적용하고 실험을 통하여 홀전류센서를 사용하는 경우와 매우 유사한 측정결과를 얻을 수 있다는 것을 확인하였다.
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참고문헌 (3)

  1. Do-Hyun Jang, "Problems Incurred in a Vector- Controlled Single-Phase Induction Motor, and a Proposal for a Vector-Controlled Two-Phase Induction Motor as a Replacement", IEEE Trans. Power Electron., vol. 28, no. 1, pp.526-536, Jan. 2013. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/TPEL.2012.2199772 

    상세보기

  2. M. B. R. Correa, C. B. Jacobina, E. R. C. da Silva and A. M. N. Lima, "Vector Control Strategies for Single-Phase Induction Motor Drive Systems", IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 51, no. 5, pp. 1073-1080, Oct. 2004. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/TIE.2004.834973 

    상세보기 crossref

  3. Won-Il Lee and Duck-Yong Yoon, "A Novel Current Sensing Method for Low-Cost Vector- Controlled Inverter of AC Motor", Trans of KIEE, vol. 62, no. 7, pp.950-955, Jul. 2013. DOI: http://dx.doi.org/10.5370/KIEE.2013.62.7.950 

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