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I/F 초기 기동 방법을 적용한 드럼세탁기용 IPMSM의 벡터제어
IPMSM Vector Control using an I/F Initial Operating Method for Drum Washing Machine 원문보기

전력전자학회 2009년도 정기총회 및 추계학술대회 논문집, 2009 Nov. 27, 2009년, pp.271 - 273  

박진호 (성균관대학교) ,  이정효 (성균관대학교) ,  김경민 (성균관대학교) ,  원충연 (성균관대학교)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Because few signals are generated using low resolution position sensor at low speed, rotor position estimation is difficult in drum washing machine application. Besides, inertia of water and drum affect the initial operation load up to two times of rated load. Therefore overcurrent can be occurred a...

AI 본문요약
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제안 방법

  • 본 논문에서는 드럼세탁기용 IPMSM의 벡터제어에 속도 및 위치 추정에 강점을 갖는 별도의 센서리스 제어 방법을 적용한다. 그리고 과도한 기동 전류의 문제점을 해결하기 위한 I/F 초기 기동 방법을 적용하여 드럼세탁기용 IPMSM의 벡터제어를 구현한다. 그리고 실험을 통하여 구동성능을 확인한다.
  • 그리고 과도한 기동 전류의 문제점을 해결하기 위한 I/F 초기 기동 방법을 적용하여 드럼세탁기용 IPMSM의 벡터제어를 구현한다. 그리고 실험을 통하여 구동성능을 확인한다.
  • 본 논문은 드럼세탁기용 IPMSM의 벡터제어에 기동 토크 발생을 위한 I/F 초기 기동 방법을 적용하였다. 그리고 안정적인 초기 기동을 위해 저가형 홀센서를 이용하여 초기 회전자 위치를 파악하고, I/F 초기 기동 방법을 사용하여 초기 회전자 위치 오차로 인한 과도 전류를 제한하였다. 또한 홀센서의 낮은 분해능을 보완하기 위해 센서리스 제어 방법을 적용하였다.
  • IPMSM의 특성을 고려하여 MTPA 제어를 적용하였고, 전동기의 빠른 응답을 갖는 토크 제어를 위해 센서리스 벡터제어 방법을 적용하였다. 또한 전류 제어기의 d축과 q축에 각각 역기전력 전향보상을 해주었고, SVPWM 방식으로 3상 인버터를 제어하였다.
  • 본 논문에서는 드럼세탁기용 IPMSM의 벡터제어에 속도 및 위치 추정에 강점을 갖는 별도의 센서리스 제어 방법을 적용한다. 그리고 과도한 기동 전류의 문제점을 해결하기 위한 I/F 초기 기동 방법을 적용하여 드럼세탁기용 IPMSM의 벡터제어를 구현한다.
  • 본 논문은 드럼세탁기용 IPMSM의 벡터제어에 기동 토크 발생을 위한 I/F 초기 기동 방법을 적용하였다. 그리고 안정적인 초기 기동을 위해 저가형 홀센서를 이용하여 초기 회전자 위치를 파악하고, I/F 초기 기동 방법을 사용하여 초기 회전자 위치 오차로 인한 과도 전류를 제한하였다.
  • 정방향과 역방향 구동이 원활히 수행되는지 확인하기 위하여 파우더 브레이크를 이용하여 일정 부하로 전동기를 구속시킨 후 기동시켰으며, 지령 속도는 세탁 모드 시의 지령 속도 패턴과 동일하게 인가하였다.
  • 제안된 방법은 초기 기동과 저속 구동이 안정적으로 제어가 되는 것을 실제 세탁기에 적용된 실험과 MG세트를 이용한 실험을 통하여 검증하였다.
  • 제안한 방법을 적용하여 실험을 하였다. 실험에 사용된 IPMSM의 파라미터는 표 1과 같다.

이론/모형

  • I/F 초기 기동 방법은 매우 짧은 시간동안 기동 토크를 발생시킨 후 속도 제어기가 적용된 센서리스 벡터 제어 방법으로 전환된다. IPMSM의 특성을 고려하여 MTPA 제어를 적용하였고, 전동기의 빠른 응답을 갖는 토크 제어를 위해 센서리스 벡터제어 방법을 적용하였다. 또한 전류 제어기의 d축과 q축에 각각 역기전력 전향보상을 해주었고, SVPWM 방식으로 3상 인버터를 제어하였다.
  • 그리고 안정적인 초기 기동을 위해 저가형 홀센서를 이용하여 초기 회전자 위치를 파악하고, I/F 초기 기동 방법을 사용하여 초기 회전자 위치 오차로 인한 과도 전류를 제한하였다. 또한 홀센서의 낮은 분해능을 보완하기 위해 센서리스 제어 방법을 적용하였다.
  • 본 논문에서는 순시적인 회전자 위치와 속도를 추정하기 위해 참고문헌 [4]에서 제안한 센서리스 제어 방법을 적용하였다. 그림 2는 적용한 센서리스 제어의 위치 추정 방법을 나타낸 블록도이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
최근의 드럼세탁기는 어떤 방식을 사용하고 있는가? 최근의 드럼세탁기는 드럼에 전동기를 직접 연결하여 전동기 취부 공간에 대한 제약을 줄이고, 기존의 벨트에 의한 손실을 제거하는 방식이 사용된다. 이런 방식은 효율이 증가하는 장점이 있는 반면에 세탁 부하의 변동이 직접 전동기에 영향을 주며 편심이 발생할 경우 철심이 파괴될 위험이 있다.
벡터 제어 방법이 필요로 하는 것은 무엇인가? 이에 비해 벡터 제어 방법은 자속 축의 전류와 토크 축의 전류를 따로 제어하기 때문에 순시적인 토크 제어가 가능하여 효율 향상이 가능 하다는 장점이 있다. 하지만 이 방법은 높은 분해능의 회전자 위치 센서를 필요로 한다. 벡터 제어 방법에 일반적으로 사용되는 증분형 엔코더(Incremental Encoder)는 가격 및 내구성, 취부 공간의 제약 등과 같은 문제로 인하여 실제 드럼세탁기에 적용하기가 어렵다.
2상 여자 방식을 일반적으로 사용하는 전동기는 무엇인가? 기존 드럼세탁기의 구동 방법은 회전자의 정확한 위치 정보가 필요 없는 v/f 제어 방법이나 BLDC(Brushless DC) 전동기에 일반적으로 사용되는 2상 여자 방식을 사용하고 있다. 하지만 2상 여자 방식의 BLDC(Brushless DC) 전동기는 상 전환시 토크 리플이 발생하여 역기전력이 정현파인 BLAC(Brushless AC) 전동기에 비해 구동 성능이 떨어진다는 단점이 있다.
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