[논문]유도전동기 직접벡터제어를 위한 회전자 시정수 추정

배상준; 최종우; 김홍근; 이홍희; 전태원

유도전동기 직접벡터제어를 위한 회전자 시정수 추정
Rotor Time Constant Estimation for Induction Motor Direct Vector Control 원문보기

배상준 (경북대학교) , 최종우 (울산대학교) , 김홍근 (울산대학교) , 이홍희 (울산대학교) , 전태원 (울산대학교)

The proposed rotor time constant estimation method can be applied to the direct vector control system of induction motor with flux observer In this paper the flux observer proposed by Gopinath model are used. This paper presents a new scheme for on-line estimation of rotor time constant using estimated rotor flux phase and current model rotor flux phase. The major advantage of this method are its dynamic correction capability, simplicity and accuracy as well as independence from change in motor parameter. simulation results are presented which demonstrate the effectiveness of the on line rotor time constant estimation.

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문제 정의

본 연구에서는 전류모델과 전압모델을 혼용한 고피나스 자속주정기를 사용하여 자속을 주정할 경우, 전류 모델의 회전자 시정수의 변화에 의해 고속영역에서의 자속추정오차의 문제점을 살펴보고, 전류모델의 회전자 시정 수를 실시간으로 추정할 수 있는 방법을 제시하였다.

제안 방법

본 논문에서는 유도전동기의 직접벡터 제어에 고피나스 모델 자속관측기를 사용한 시스템이 중/고속 영역에서 전동기 상수 오차에 둔감하게 제어성능의 특성을 나타낼 수 있도록 자속관측기 전류 모델의 회전자 시정수를 추정할 수 있는 방식을 제안하고 고피나스 모델 자속관측기를 이용한 일반화된 직접 벡터 제어시스템을 구성하였다. 시뮬레이션과 실험을 통하여 중/고속 영역에서 전류모델의 회전자 시정수의 변화로 인한 회전자 자속 위치정보의 오차에 대한 제어성능의 저하에 대해 분석하고, 문제점에 대한 대처방안을 제시하였다.
본 논문에서는 제안한 방식을 시뮬레이션과 실험을 통하여 고속운전영역에서 보다 정확히 자속을 추정하고 전동기 상수 오차에 강인함을 시뮬레이션을 통하여 검정하였다.
시뮬레이션과 실험을 통하여 중/고속 영역에서 전류모델의 회전자 시정수의 변화로 인한 회전자 자속 위치정보의 오차에 대한 제어성능의 저하에 대해 분석하고, 문제점에 대한 대처방안을 제시하였다.
시뮬레이션은 고속영역, 중/고속영역, 정/역 운전영역, 역 운전 영역으로 구분하여 실시하였으며 모두 무 부하 상태에서 실시하였다.
시정수의 추정특성을 보여주고 있다. 전동기 상수 변화에 강인하다는 것을 증명하기 위해 么, & 에 각각 20%의 오차를 두고 시뮬레이션을 실시 하였다. 회전자 자속 위상은 각각 추정된 회전자 자속 위상과 전류모델 회전자.
구성하였다.전류제어기의 출력은 최소거리 과 변조 기법을 이용하여 제한하였다.

대상 데이터

전동기의 정/역 운전시 오차신호의 부호를 판별하기 위해 喘를 오차신호와 곱하여 PI제어기의 입력신호로 사용하였다.

이론/모형

고피나스 자속추정기에 의해 추정된 회전자 자속의 위상과 전류모델의 회전자 자속의 위상의 차이를 MRAS(Model Reference Adaptive System)"'방법을 적용하여 전류모델의 회전자 시정수를 추정하였다. 이러한 방법은 기존의 직접벡터 제어 알고리즘에 하드웨어의 추가나 수정 없이 PI제어기 알고리즘만을 추가함으로써 적용할 수 있다.

성능/효과

본 논문에서 제안하고 있는 방식의 가장 큰 장점은 기존의 직접벡터제어에 사용한 고피나스 모델 자속관측기를 그대로 이용할 수 있으며 회전자 자속의 위상을 이용한 회전자 시정수를 주정하는 PI 제어기만 하나 더 추가함으로써 간단하게 직접벡터제어를 구현할 수 있다. 하지만 이러한 고피나스 자속관측기를 이용한 직접 벡터 제어에서 회전자 시정수 추정 알고리즘은 저속영역에서는 사용하기가 어려운 점이 있으며 이러한 문제점을 해결한다면 더욱 우수한 성능을 나타낼 수 있을 것으로 기대된다.
이상과 같은 자속 추정기를 이용하면 의 오차에도 불구하고 전 속도영역에서 비교적 강인한 추정 특성을 얻을 수 있다.
제안된 방식으로 고피나스 자속 관측기를 이용한 직접 벡터를 사용하였을 경우 고속 영역에서도 회전자 시정 수의 변화에 따른 전류모델의 영향이 거의 없으며 중/고속 및 정/역 과 역 운전영역에서 뛰어난 제어성능을 나타내고 있는 것을 알 수 있다.

후속연구

있다. 하지만 이러한 고피나스 자속관측기를 이용한 직접 벡터 제어에서 회전자 시정수 추정 알고리즘은 저속영역에서는 사용하기가 어려운 점이 있으며 이러한 문제점을 해결한다면 더욱 우수한 성능을 나타낼 수 있을 것으로 기대된다.

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