$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

연료 전지 BOP 내장 터보 블로어용 초고속 영구자석 동기전동기 드라이버 구현
Implementation of Super High Speed PMSM Driver for Turbo blower in Fuel Cells BOP 원문보기

대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회, 2008 July 16, 2008년, pp.978 - 979  

최순호 (충남대학교 전기공학과) ,  부우충기엔 (충남대학교 전기공학과) ,  차한주 (충남대학교 전기공학과)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본 논문에서는 TMS320F2812를 이용하여 연료 전지 BOP(Balance of Plant) 내장 터보 블로어로 쓰이는 영구자석 동기전동기의 센서리스 공간 벡터 제어를 구현하였다. 고속으로 회전하는 회전자의 위치 및 속도는 측정하기가 어려우므로, 전류를 이용하여 위상 및 속도를 추정하였으며, 이 알고리즘을 Digital Signal Processor(DSP) 상에서 구현하였다. 전류 측정시 노이즈에 의한 영향을 최소화하기 위해 외부에 12bit급 AD컨버터인 AD7891을 장착하였다. 데드타임 보상 및 dc-link 전압 리플 보상을 적용하였고, 정격 속도 100,000rpm에서 영구자석 동기전동기를 구동하였다.

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

  • 따라서 본 논문에서는 TMS320F2812 DSP를 이용하여 영구 자석 동기 전동기의 센서리스 공간 벡터 제어를 구현하였으며, 정격 속도 100,000rpm에서 운전하였다.[3] 인버터의 암 단락(Arm Short)을 막기 위해 2usec의 데드타임이 적용되었으며, 데드타임 보상 알고리즘을 적용하였다.
  • 중간 층에는 DSP 및 각종 IC 소자들에 전원을 공급하기 위해 두 개의 SMPS를 장착하였으며, 윗 층에는 TMS320F2812 및 OP-Amp, AD7891 등을 포함한 제어회로가 있다. 또한 D/A card를 장착하여, 프로그램 상의 주요 변수를 모터 구동시 실시간으로 확인할 수 있도록 하였다.
  • 그림2에 나타낸 바와 같이, PMSM의 센서리스 공간 벡터 제어를 위해서는 2상의 전류 및 dc-link 전압을 정확히 검출해야 하며, 정확도에 따라 시스템의 운전 성능이 결정된다. 본 논문에서는 전류 검출을 위하여 홀 센서 PDA05V4B를 사용하였고, 전압 검출을 위하여 절연 증폭기 HCPL_788J을 사용하였다. TMS320F2812의 경우 아날로그 입력이 #로 제한되어 있으므로, 내부 AD를 사용하려면 센서에서 받은 아날로그 정보가 이 범위의 값을 가지도록 연산 증폭기의 이득과 오프셋을 적당히 조정하여 전류 센서의 출력 값 4V를 0~3V로 재조정하여야 한다.
  • 교류 전동기 벡터 제어 시스템은 벡터제어 알고리즘을 포함한 제어기, 교류 전동기에 전압을 공급하기 위한 인버터, 교류 전동기 이렇게 크게 3부분으로 구성된다. 본 논문을 통해 구현한 벡터 제어기는 기준좌표를 변환하기 위한 Clark's 변환, Park's 변환, 그리고 이에 대한 역변환, 속도 제어와 전류 제어를 위한 PI 제어기, 3상 인버터의 게이트 신호를 발생하기 위한 공간 벡터 PWM, 외부 소자 인터페이스 등으로 구성된다.
  • 본 연구에서는 연료 전지 BOP(Balance of Plant)에 사용되는 터보 블로어용 영구자석 동기전동기를 위상각 추정기법을 이용한 센서리스 벡터 제어를 이용해 정격 속도 100,000rpm으로 구동하였다. 이를 위해 전동기 제어용 고성능 DSP인 TMS320F2812를 이용하였으며, DSP가 가진 고정 소수점 연산의 한계를 각 변수들의 스케일링 및 150MHz의 고속 연산으로 극복하였다.
  • 전류를 측정하고 그 값이 센서리스 공간 벡터 제어 알고리즘을 거치면 3상의 전압 지령치가 출력된다. 이 값이 스위치에 인가될 때, 데드타임 만큼의 전압인 24V가 덜 인가되기 때문에, 데드타임 보상 알고리즘을 제어기에서 구현하였다.
  • 본 연구에서는 연료 전지 BOP(Balance of Plant)에 사용되는 터보 블로어용 영구자석 동기전동기를 위상각 추정기법을 이용한 센서리스 벡터 제어를 이용해 정격 속도 100,000rpm으로 구동하였다. 이를 위해 전동기 제어용 고성능 DSP인 TMS320F2812를 이용하였으며, DSP가 가진 고정 소수점 연산의 한계를 각 변수들의 스케일링 및 150MHz의 고속 연산으로 극복하였다. 전류의 극성을 기준으로 데드타임 보상 알고리즘을 적용하였으며, dc-link에서 발생하는 120Hz의 저주파수 전압 리플 성분을 저역통과필터를 통해 읽어들인 후 보상하였다.
  • 이를 위해 전동기 제어용 고성능 DSP인 TMS320F2812를 이용하였으며, DSP가 가진 고정 소수점 연산의 한계를 각 변수들의 스케일링 및 150MHz의 고속 연산으로 극복하였다. 전류의 극성을 기준으로 데드타임 보상 알고리즘을 적용하였으며, dc-link에서 발생하는 120Hz의 저주파수 전압 리플 성분을 저역통과필터를 통해 읽어들인 후 보상하였다.

대상 데이터

  • 이 경우 작은 외부 노이즈에 의해 디지털 값으로 변환된 정보는 큰 오차를 포함할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 ADC 전용 소자로 12비트 8채널을 가지며 ±10V 범위의 입력을 갖는 AD7891을 사용하였다.

이론/모형

  • 따라서 본 논문에서는 TMS320F2812 DSP를 이용하여 영구 자석 동기 전동기의 센서리스 공간 벡터 제어를 구현하였으며, 정격 속도 100,000rpm에서 운전하였다.[3] 인버터의 암 단락(Arm Short)을 막기 위해 2usec의 데드타임이 적용되었으며, 데드타임 보상 알고리즘을 적용하였다. 그리고 정류 회로의 dc-link 에 존재하는 120Hz 전압 리플 성분을 보상하였다.
  • 하지만 고속으로 회전하는 경우에는 엔코더나 리졸버의 분해능이 충분하지 않기 때문에 측정값에 상당한 오차를 포함하게 된다. 따라서 본 논문에서는 전동기에 흐르는 전류를 측정하여 회전자의 속도 및 위치 정보를 추정하는 센서리스 공간 벡터 제어 방식을 적용하였다.[1](2)
  • 교류 전동기의 벡터제어를 위해서는 전동기의 회전자 위치정보와 속도 정보가 필수적이다. 영구자석 동기 전동기의 센서리스 제어를 위해 본 논문에서는 d축 전류 제어의 오차를 이용한 간단한 센서리스 제어 기법을 사용하였다. 전향 보상 성분 #는 아래 수식과 같이 주어진다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로