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매입형 영구자석 동기기 센서리스 구동부의 개선된 절환 기법
Improved Transition Method for Sensorless Operation of Interior Permanent Magnet Synchronous Motor Drives 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.65 no.8, 2016년, pp.1362 - 1368  

한동엽 (Dept. of Space Survey Information Technology, Ajou University) ,  윤재승 (Dept. of Electrical and Computer Engineering, Ajou University) ,  조용수 (Dept. of Electrical and Computer Engineering, Ajou University) ,  이교범 (Dept. of Electrical and Computer Engineering, Ajou University)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper proposes the improved transition scheme for a sensorless drive of an interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM). In order to operate the IPMSM, the current controller can be used until 300 rpm for the initial operation. After that, the control method of IPMSM is changed to the sp...

주제어

#Sensorless control   #Transition   #Interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM)   #Extended electromotive force (EEMF)   #Coordinate transformation  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 전류제어에서 센서리스 속도제어로 절환 시 발생하는 모터 속도의 오버슈트의 저감 및 모터가 정지하는 문제를 해결할 수 있는 개선된 절환 기법을 제안한다. 제안하는 절환 기법은 EEMF를 이용하여 센서리스에 필요한 회전자의 위치정보를 얻으며, 이 위치정보를 사용하는 좌표변환을 통해 절환하기 전에 필요한 지령전류를 추정한다.
  • 본 논문은 매입형 영구자석 동기기의 센서리스 절환을 위해 전향보상을 이용한 개선된 절환 기법을 제안한다. 매입형 영구자석 동기기는 전류제어에서 센서리스 속도제어로 절환 할 때에 속도제어기의 전향보상성분 크기에 따라 속도의 오버슈트 또는 모터 정지현상이 발생한다.

가설 설정

  • 본 논문은 매입형 영구자석 동기기의 센서리스 절환을 위해 전향보상을 이용한 개선된 절환 기법을 제안한다. 매입형 영구자석 동기기는 전류제어에서 센서리스 속도제어로 절환 할 때에 속도제어기의 전향보상성분 크기에 따라 속도의 오버슈트 또는 모터 정지현상이 발생한다. 제안하는 절환 기법은 EEMF를 사용하여 센서리스에 필요한 회전자의 위치정보를 추정하며, 좌표변환을 통하여 절환 후에 필요한 지령전류의 유효성분을 계산한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
벡터제어를 사용하는 목적은? 벡터제어는 산업현장에서 요구하는 고정밀 제어를 수행하기 위해 사용된다. 벡터제어를 통한 독립적인 토크와 자속제어를 위해 회전자의 위치정보가 필요하다[2, 3].
엔코더 같은 위치 센서를 시스템에 추가할 때, 발생하는 문제점은? 회전자의 위치정보를 얻기 위해 엔코더 같은 위치 센서를 시스템에 추가해야 한다. 하지만 이러한 센서들은 장시간 사용에 따른 온도 상승과 모터의 구동 중에 생기는 기계적인 진동에 의해 정확도와 신뢰성의 문제가 발생할 수 있다. 또한 위치정보를 얻기 위한 장비는 시스템의 추가적인 비용과 이를 운용하기 위한 하드웨어가 부가적으로 필요하다. 따라서 회전자의 위치 측정을 위한 센서를 사용하지 않는 다양한 센서리스 제어기법에 대한 연구가 진행되고 있다[4-9].
매입형 영구자석 동기 전동기의 장점은? 매입형 영구자석 동기 전동기(IPMSM)는 표면 부착형 영구자석 동기 전동기(SPMSM)와는 달리 영구자석이 회전자 내부에 삽입되어 있기 때문에 SPMSM 보다 유효 공극이 작고 기계적으로 강인하다[1]. 또한 IPMSM은 회전자에 자속 발생을 위한 여자권선에서 발생하는 손실이 없고, 자기적인 돌극성에 의해 릴럭턴스 토크를 추가적으로 사용할 수 있다. 이러한 장점 때문에 최근 고효율 전동기를 이용하는 산업 분야에서의 사용이 늘어나고 있다.
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참고문헌 (14)

  1. H. W. Sim, J. S. Lee, and K. B. Lee, "On-line Parameter Estimation of Interior Permanent Magnet Synchronous Motor Using an Extended Kalman Filter," Journal of Electrical Engineering & Technology, Vol. 9, No. 2, pp. 600-608, Mar. 2014. 

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  2. M. Boussak, "Implementation and Experimental Investigation of Sensorless Speed Control with Initial Rotor Position Estimation for Interior Permanent Magnet Synchronous Motor Drive," IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 20, No. 6, pp. 1413-1422, 2005. 

    상세보기 crossref

  3. K. G. Lee, J. S. Lee, and K. B. Lee, "Wide-Range Sensorless Control for SPMSM Using an Improved Full-order flux observer," Journal of Power Electronics, Vol. 15, No. 3, pp. 721-729, May 2015. 

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  4. T. M. Yoon, J. S. Lee, and K. B. Lee, "Rotor Position Estimation Method of IPMSM using HF Signal Injection and Sliding-Mode Controller," IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering, Vol. 9, No. S1, pp. S56-S63, Oct. 2014. 

    상세보기 crossref

  5. G. Wang, R. Yang, and D. Xu, "DSP-based Control of Sensorless IPMSM Drives for Wide-Speed-Range Operation," IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 60, No. 2, pp. 720-727, Feb. 2013. 

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  6. S. Kim, J. I. Ha, and S. K. Sul, "PWM Switching Frequency Signal Injection Sensorless Method in IPMSM," IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 48, No. 5, pp. 1576-1587, Sep./Oct. 2012. 

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  7. S. Ichikaw, M. Tomita, S. Doki, and S. Okuma, "Sensorless Control of Permanent-Magnet Synchronous Motors using Online Parameter Identification based on System Identification Theory," IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 53, No. 2, pp. 363-372, 2006. 

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  8. S. Kim, J. I. Ha, and S. K. Sul, "PWM Switching Frequency Signal Injection Sensorless Method in IPMSM," IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 48, No. 5, pp. 1576-1587, Sep./Oct. 2012. 

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  9. Y. Shi, K. Sun, L. Huang, and Y. Li, "Online Identification of Permanentmagnet Flux based on Extended Kalman Filter for IPMSM Drive with Position Sensorless Control," IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 59, No. 11, pp. 4169-4178, Nov. 2012. 

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  10. Z. Chen, M. Tomita, S. Doki, and S. Okuma, "An Extended Electromotive Force Model for Sensorless Control of Interior Permanent Magnet Synchronous Motors," IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 50, pp. 288-295, Apr. 2003. 

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  11. S. Morimoto, K. Kawamoto, M. Sanada, and Y. Takeda, "Sensorless Control Strategy for Salient-pole PMSM based on Extended EMF in Rotating Reference Frame," IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 38, No. 4, pp. 1054-1061, Jul./Aug. 2002. 

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  12. J. H. Jang, J. I. Ha, M. Ohto, K. Ide, and S. K. Sul, "Analysis of Permanent Magnet Machine for Sensorless Control based on High-Frequency Signal Injection," IEEE Transactions on Industry Application, Vol. 40, No. 6, pp. 1595-1604, 2004. 

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  13. D. Jiang, R. X. Lai, F. Wang, R. Burgos, and D. Boroyevich, "Start-up Transient Improvement for Sensorless Control Approach of PM Motor," Applied Power Electronics Conference and Exposition, pp. 408-413, Feb. 2010. 

  14. M. Iwasaki and N. Matsui, "Robust Speed Control of IM with Torque Feedforward Control," IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 40, No. 6, pp. 553-560, 1993. 

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