[논문]사각 고주파 주입을 통한 저가형 인버터의 센서리스 운전

황상진; 이동명

doi:10.7471/ikeee.2022.26.1.95

사각 고주파 주입을 통한 저가형 인버터의 센서리스 운전
Sensorless Operation of Low-cost Inverters through Square-wave High Frequency Voltage Injection 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.26 no.1, 2022년, pp.95 - 103

황상진 (School of Electronic and Electrical Engineering, Hongik University) , 이동명 (School of Electronic and Electrical Engineering, Hongik University)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 저가격 인버터에서의 사각파 주입에 의한 센서리스 기법의 제어 성능을 보인다. 저가격 인버터는 소위 말하는 B4 인버터이다. 이 인버터는 저가격화를 위하여 스위칭 소자를 4개를 사용한 형태이다. 고주파 주입을 통한 센서리스 기법을 B4 인버터에 적용하였으며, 주입 고주파의 주파수는 1kH이다. 본 논문에서는 Matlab/ Simulink를 이용한 B4 인버터를 이용한 영구자석 전동기의 센서리스 시스템 모델을 설명한다. 한편, 본 연구에서는 회전자의 위치 추정을 위한 고주파 전류 성분 검출에 노치 필터를 사용하였으며, 추정된 속도의 리플 저감을 위하여 이차 저역 통과 필터를 사용하였다. 노치 필터에 의해 추출된 전류 파형에 고주파 전압을 곱하여 영구 자석 동기 전동기의 회전자 각도를 추정한다. Simulink 시뮬레이션의 통해 제안하는 기법의 타당성을 보인다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, the efficiency of a sensorless method with square-wave injection for a low-cost inverter, so called B4 inverter is presented. This inverter comprises only 4 switches to reduce system cost. It is distinguished from the conventional B6 inverter that has 6 of switching elements. The B4 inverter, injected a 1 kHz of harmonic wave, has been modelled using the functions and library in Matlab/Simulink. This paper described each component of sensorless algorithm. Among them, the Notch Filter is used to extract the harmonic component of the phase current and a second-order low-pass filter was used to reduce the ripple of the estimated speed. It is shown through simulation that the rotor angle of a permanent magnet synchronous motor is detected by multiplying the current waveform extracted using the notch filter by the harmonic voltage. The feasibility of the proposed method is shown through Simulink simulation.

주제어

표/그림 (17)

그림 Fig. 1. B4 inverter configuration. 그림 1. B4 인버터의 구조
그림 Fig. 2. Phasor diagram of B4 inverter's voltages. 그림 2. B4 인버터의 전압 Phasor 도
그림 Fig. 3. Overall block diagram for sensorless control of PMSM. 그림 3. PMSM의 센서리스 제어시스템 전체 블록도
그림 Fig. 4. Block diagram of sensorless scheme with voltage injection method. 그림 4. 고주파 주입 알고리즘을 이용한 센서리스 시스템의 블록 다이어그램
그림 Fig. 5. Rotor position detection using observer. 그림 5. 옵저버를 사용한 회전자 위치 검출 블록도
그림 Fig. 6. Matlab/Simulink simulation model for the proposed sensorless system using B4 inverter. 그림 6. B4 인버터의 센서리스 제어 Matlab/Simulink 시뮬레이션 모델
그림 Fig. 7. Speed and position detection implemented with matlab function block. 그림 7. Matlab function으로 구현한 속도 및 위치 검출기
표 Table 1. Parameters used for simulation. 표 1. 시뮬레이션에 사용된 시스템 사양
그림 Fig. 8. Waveform of estimated and reference motor speed. 그림 8. 지령치 속도와 실제 전동기 회전 속도 파형
그림 Fig. 9. Injected harmonic waveform of 1kHz. 그림 9. 주입된 1kHz 고주파 전압 파형
그림 Fig. 10. Phase current of PMSM. 그림 10. 전동기 상전류 파형
그림 Fig. 11. Zoomed i_ds waveform before(upper) and after notch filter(lower). 그림 11. 노치 필터 통과 전(상), 후(후)의 i_ds 파형
그림 Fig. 12. D- and q-axis harmonic currents(i^s_dsh and i^s_qsh). 그림 12. D축 고주파 전류와 q축 고주파 전류
그림 Fig. 13. Real and estimated rotor postion(θ) with using arctan function. 그림 13. Arctan 함수를 이용하여 검출한 회전자 위치(θ)
그림 Fig. 14. Motor speed and estimated rotor position using injection voltage of 500Hz. 그림 14. 500Hz 주입 고주파 경우의 전동기 속도와 추정 위치 파형
그림 Fig. 15. Motor speed and estimated rotor position using injection voltage of 800Hz. 그림 15. 800Hz 주입 고주파 경우의 전동기 추정 속도와 추정 위치 파형
그림 Fig. 16. Motor speed and estimated rotor position using injection voltage of 1,100Hz. 그림 16. 1,100Hz 고주파 주입 경우의 전동기 속도와 추정 위치 파형

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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