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대용량 인버터 병렬 운전에 관한 연구
Parallel operation of PWM inverters for high power and high speed motor drive system 원문보기

전력전자학회 2009년도 정기총회 및 추계학술대회 논문집, 2009 Nov. 27, 2009년, pp.87 - 89  

조운관 (서울대학교) ,  임정식 (서울대학교) ,  설승기 (서울대학교)

초록
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최근 초고속 압축기와 같은 다양한 분야에서 대용량 초고속 모터 드라이브 시스템이 많이 사용되고 있다. 이러한 시스템에 사용되는 초고속 전동기는 정격 회전 속도가 수만 r/min에 이르며, 작은 인덕턴스 값을 가지는 것이 특징이다. 따라서 초고속 전동기의 고정자(Stator)에는 큰 맥동(ripple) 성분을 가지는 전류가 흐르게 되며, 이로 인해 발열, 손실등의 문제가 발생하게 된다. 본 논문에서는 결합(coupled inductor)를 이용하여 대용량 인버터를 병렬 운전하는 방법을 제안하고, 이를 통해 초고속 전동기의 고정자에 흐르는 전류 맥동의 크기를 감소시키고자 한다. 제안된 방법은 실험을 통해 그 타당성을 검증한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 PWM에 의한 전류 맥동을 줄이기 위해 결합 인덕터를 이용한 인버터 병렬 운전 방법을 제안하였고.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
초고속 전동기의 경우 PWM(Pulse width Modulation)에 의한 전류 맥동이 커지게 되고 이로 인해 철손이 기존의 저속 전동기에 비해 커지는 문제점이 존재하는 이유는? 초고속 전동기의 경우 상 인덕턴스(Ls)가 기존의 저속 모터의 상 인덕턴스에 비해 매우 작기 때문에 PWM(Pulse width Modulation)에 의한 전류 맥동이 커지게 되고 이로 인해 철손이 기존의 저속 전동기에 비해 커지는 문제점이 존재한다. 그리고 철손의 경우 속도뿐만 아니라 대용량 인버터의 제한된 스위칭 주파수로 인해 그 영향이 더욱더 커지게 된다.
PWM에 의한 전류 맥동을 줄이기 위해 결합 인덕터를 이용한 인버터 병렬 운전 방법을 제안하고, 실제 프로토 타입 인버터를 제작하여 실험을 수행한 연구의 결과는? 실제 프로토 타입 인버터를 제작하여 실험을 수행하였다. 전압 방정식을 통한 분석과 같이 인덕터에서의 전압 강하없이 PWM에 의한 전류 맥동 성분을 줄일 수 있음을 실험을 통해 입증하였다. 또한 인터리빙 운전으로 생성되는 순환전류는 전압 방정식을 통해 예상가능하며, 결합 인덕터의 인덕턴스 값을 조절하여 제한이 가능함을 증명하였다.
전동기의 회전축에 임펠러를 직접 연결하는 직결형 구조로 시스템을 설계하는 경우가 많은 이유는? 초고속 압축기, 펌프등의 응용분야에서 에너지 변환 효율을 높이고 유지·보수 비용을 줄이기 위해 전동기의 회전축에 임펠러(impeller)를 직접 연결하는 직결형(direct coupling) 구조로 시스템을 설계하는 경우가 많다[3]. 이와 같은 시스템의 경우 용량이 수만 MW, 정격 속도는 수만 r/min으로 구동하기 때문에 인버터의 운전 주파수는 수 kHz에 이르게 된다.
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