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역기전력 추정 기반 SMPMSM 센서리스 드라이브에서 저항 오차가 대역폭에 미치는 영향
Influence of Resistance Error to the Bandwidth of Back-EMF Estimation based SMPMSM Sensorless Drives 원문보기

전력전자학회 논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics, v.21 no.5, 2016년, pp.418 - 426  

김재석 (Dept. of Electrical and Computer Eng., Seoul National Univ.) ,  설승기 (Dept. of Electrical and Computer Eng., Seoul National University)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper analyzes the effect of resistance error to the performance of sensorless drive system of surface-mounted permanent magnet synchronous machine (SMPMSM) based on the back-EMF observer. The analysis shows that the bandwidth of the entire sensorless drive system decreased in the low-speed reg...

주제어

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문제 정의

  • . 따라서 본 논문에서는 루엔버거 관측기(Luenberger observer)를 이용하여 분석을 진행하지만 서론에서 언급한 다른 역기전력 추정기를 사용하여도 그 양상이 동일할 것임을 미리 밝혀둔다.
  • 본 논문에서는 기존의 통념과는 다르게 역기전력 관측기에 설정되는 전동기 고정자 저항의 값을 실제 값보다 작게 사용할 때, 정상상태 위치 오차를 만들지 않으며 전동기의 회전 속도에 따라 센서리스 대역폭을 가변시키는 기능을 부여함을 보이고자 한다. 고정자 저항오차의 영향을 그림 1의 (b)의 위치오차 계산 방법에 관련지어 분석하였으며, 이를 통해 고정자 저항오차가 속도에 따라 대역폭을 가변시킴을 증명하였다.
  • 본 논문은 SMPMSM의 역기전력을 이용하는 센서리스 운전에서 저항오차가 미치는 영향을 전체 센서리스 제어 시스템에 연관 지어 분석하였다. 역기전력 관측기는 저항오차에 의해 역기전력 추정 오차를 만들지만 아래의 조건하에서 전체 센서리스 제어 시스템은 정상상태 위치 오차를 만들지 않는다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
영구자석 전동기의 벡터 제어를 위해서는 회전자의 위치 정보가 필수적이며, 이 정보를 이용하면 정밀한 토크제어가 가능하지만 위치 센서 사용이 지양되는 이유는? 영구자석 전동기의 벡터 제어를 위해서는 회전자의 위치 정보가 필수적이며, 이 정보를 이용하면 정밀한 토크제어가 가능하다. 하지만 회전자의 위치를 얻기 위해 사용되는 위치 센서는 제품의 가격, 부피, 신뢰도 문제를 야기 시키기 때문에 사용이 지양된다. 특히 팬, 펌프와 같은 제품은 원가 절감과 신뢰성 향상을 위해 위치 센서가 없는 센서리스 제어가 선호된다.
영구자석 전동기의 장점은? 영구자석 전동기는 유도 전동기나 릴럭턴스 전동기에 비해 높은 토크 밀도와 효율을 가지기 때문에 세탁기, 팬, 펌프 등 다양한 산업 분야에 사용된다. 영구자석 전동기의 벡터 제어를 위해서는 회전자의 위치 정보가 필수적이며, 이 정보를 이용하면 정밀한 토크제어가 가능하다.
영구자석 전동기가 사용되는 분야는? 영구자석 전동기는 유도 전동기나 릴럭턴스 전동기에 비해 높은 토크 밀도와 효율을 가지기 때문에 세탁기, 팬, 펌프 등 다양한 산업 분야에 사용된다. 영구자석 전동기의 벡터 제어를 위해서는 회전자의 위치 정보가 필수적이며, 이 정보를 이용하면 정밀한 토크제어가 가능하다.
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참고문헌 (8)

  1. K. W. Lee and J. I. Ha, "Evaluation of back-EMF estimators for sensorless control of permanent magnet synchronous motors," Jounal of Power Electronics, Vol. 12, No. 4, pp. 604-614, Jul. 2012. 

  2. Y. Lee, Y. Kwon, and S. Sul, "Comparison of rotor position estimation performance in fundamentalmodel-based sensorless control of PMSM," ECCE (IEEE Energy Conversion Congress and Exposition), No. 7, pp. 5624-5633, Sep. 2015. 

  3. N. Park, M. Jang, and J. Lee, "Performance improvement of a PMSM sensorless control algorithm using a stator resistance error compensator in the low speed region," Jounal of Power Electronics, Vol. 10, No. 5, pp. 485-490, Sep. 2010. 

  4. K. Y. Cho, S. B. Yang, and C. H. Hong, "Sensorless control of a PM synchronous motor for direct drive washer without rotor position sensors," IEE Proceedings - Electric Power Applications, Vol. 151, No. 1, pp. 61, Jan. 2004. 

  5. Y. Son, B. Bae, and S. Sul, "Sensorless operation of permanent magnet motor using direct voltage sensing circuit," 2002 IEEE Industry Applications Conference 37th IAS Annual Meeting, Vol. 3, No. 4, pp. 1674-1678, Oct. 2002. 

  6. R. W. Hejny and R. D. Lorenz, "Evaluating the practical low-speed limits for back-EMF tracking-based sensorless speed control using drive stiffness as a key metric," IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 47, No. 3, pp. 1337-1343, May/June 2011. 

  7. J. S. Kim, "Analysis of Back-EMF observation error and starting strategy for sensorless drive of SMPMSM," Master's thesis, Seoul National University, Korea, Feb. 2014. 

  8. P. Kshirsagar, R. P. Burgos, J. Jang, A. Lidozzi, F. Wang, D. Boroyevich, and S. K. Sul, "Implementation and sensorless vector-control design and tuning strategy for SMPM machines in fan-type applications," IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 48, No. 6, pp. 2402-2413, Nov. 2012. 

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