[논문]위치 검출기가 없는 영구 자석 전동기의 제어 PART 1 - 표면부착형 영구 자석 전동기

장지훈; 하정익; 설승기

위치 검출기가 없는 영구 자석 전동기의 제어 PART 1 - 표면부착형 영구 자석 전동기
Vector Control of PM Motor without any Rotational Transducer PART 1 - Surface Mounted Permanent Magnet Motor 원문보기

장지훈 (서울대학교 전기공학부) , 하정익 (서울대학교 전기공학부) , 설승기 (서울대학교 전기공학부)

본 논문에서는 속도검출기가 없는 표면부착형 영구자석 동기 전동기의 속도제어 기법을 제안한다. 표면부착형 영구자석 동기 전동기는 그 형상에 있어서는 자기적 돌극성을 가지지 않지만 기본 주파수에 비하여 높은 주파수를 가지는 전압을 전동기의 추정된 회전사의 위치와 같은 축에 인가함으로써 자속의 포화에 의한 고주파 임피던스의 차이를 관측할 수 있다. 본 논문에서는 이 고주파 임피던스의 차이를 이용하여 전동기회전자의 위치를 추정하고, 추정된 회전자의 위치를 이용하여 속도 및 위치 검출기가 없이도 벡터제어를 수행한다. 또한, 이 고주파 임피던스의 특성은 부하조건에 따라 변하기 때문에 추정하는 회전자의 위치가 부하조건에 따라서 왜곡된다. 본 논문에서는 회전자의 위치를 추정한 후 부하조건에 따라 회전자의 위치를 보정하는 기법도 제안한다. 마지막으로 실험을 통하여 제안된 기법의 타당성을 검증한다.

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문제 정의

은 40V. 800㎐의 전압을 주입하고d축 멏 q 축의 전류 지령치를 변화시키면서 임피던스의 특성을 살펴본 것이다. 그림 3.

제안 방법

본 논문예서는 표면부착형 영구자석 동기 전동기의 센서 리스 제어률 수행하기 위하여 유도 전동기에 적용되었던 고주파 주입방법을 사용하였다. 이를 위하어 고주파 전압을 주입하였을 때 전동기의 임피던스 특성을 다양한 주입 주파수와 주입 전압에 따라 살펴보았고 전동기의 형상 자체로눈 돌극성이 없지만 고주파 신호 주입시 그에 따르는 임피던스의 차이가 발생하는 것을 확인하였다.
또한, 고주파 임피던스의 특성은 부하상황에 따라교 차이가 현저하게 줄어들고 임피던스의 추이가 왜곡되는 것을 알 수 있었다. 이에 따라 정확한 위치의 추정을 위하여 부하상황에 따라서 추정한 회전자의 위치를 보정하는 기법을 사용하였다.
의 표면부착형 영구자석 동기 전동기를 사용하여 고주파를 주입하였을 때. 임피던스의 특성을 살펴보았다.

대상 데이터

의 llkW 전동기이고 엔코더를 사용한 벡터제어를 수행하여 토오크 제어 모드로 운전되면서 부하를 인가하도록한였다. controller^ Texas Instwumgts사의 DSP 사Hp인 TMS32GC₃₁ 을 사용하였고 PWM의 스위칭 주파수는 5㎑이다.

성능/효과

이를 위하어 고주파 전압을 주입하였을 때 전동기의 임피던스 특성을 다양한 주입 주파수와 주입 전압에 따라 살펴보았고 전동기의 형상 자체로눈 돌극성이 없지만 고주파 신호 주입시 그에 따르는 임피던스의 차이가 발생하는 것을 확인하였다. 또한, 고주파 임피던스의 특성은 부하상황에 따라교 차이가 현저하게 줄어들고 임피던스의 추이가 왜곡되는 것을 알 수 있었다. 이에 따라 정확한 위치의 추정을 위하여 부하상황에 따라서 추정한 회전자의 위치를 보정하는 기법을 사용하였다.
본 논문에서는〔5)와는 달리 일정한 축샹에서 맥동하는 고주파 신호를 주입하는 방법으로써 윤도 전동기에서 제안되었던 방법〔6〕을 표면 부착형 영구자석 전동기에 적용하며 표면 부착형 영구자석의 고주파 임피던스의 특성을 분석하고 부하상황에 따른 추정된 회전자의 위치를 보정하는 기법을 사용하여 제안된 섄서리스 제어기 법이 영속 도와 저속 영역과 영속도에서 안정된 성능을 내는 것을 확인한다.
고주파 주입방법을 사용하였다. 이를 위하어 고주파 전압을 주입하였을 때 전동기의 임피던스 특성을 다양한 주입 주파수와 주입 전압에 따라 살펴보았고 전동기의 형상 자체로눈 돌극성이 없지만 고주파 신호 주입시 그에 따르는 임피던스의 차이가 발생하는 것을 확인하였다. 또한, 고주파 임피던스의 특성은 부하상황에 따라교 차이가 현저하게 줄어들고 임피던스의 추이가 왜곡되는 것을 알 수 있었다.

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