초록

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본 논문은 철도 차량 구동용 IPMSM 제어를 위한 속도 영역별 PWM 알고리즘을 제안한다. 철도 차량의 고속영역 제어는 인버터 전압 이용률을 최대화 할 수 있는 1-Pulse 제어 기법이 요구된다. 그러나, SPWM을 이용한 비동기 1-Pulse 제어는 출력 전류의 불균형을 초래한다. 따라서, 고속영역 제어를 위해 동기화 시킨 후 SPWM을 이용한 1-pluse 제어는 필수적이다. 본 논문에서는 비동기 모드로 제어를 시작하여 과변조 영역 이전에 지령 전압과 삼각파 주파수를 동기화 시킨 후 고속 영역운전을 하는 PWM 알고리즘을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 알고리즘은 시뮬레이션으로 검증한다.

본 논문은 철도 차량 구동용 IPMSM 제어를 위한 속도 영역별 PWM 알고리즘을 제안한다. 철도 차량의 고속영역 제어는 인버터 전압 이용률을 최대화 할 수 있는 1-Pulse 제어 기법이 요구된다. 그러나, SPWM을 이용한 비동기 1-Pulse 제어는 출력 전류의 불균형을 초래한다. 따라서, 고속영역 제어를 위해 동기화 시킨 후 SPWM을 이용한 1-pluse 제어는 필수적이다. 본 논문에서는 비동기 모드로 제어를 시작하여 과변조 영역 이전에 지령 전압과 삼각파 주파수를 동기화 시킨 후 고속 영역운전을 하는 PWM 알고리즘을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 알고리즘은 시뮬레이션으로 검증한다.

AI 본문요약

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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 따라서, 본 논문에서는 철도 차량 구동용 IPMSM 속도 제어를 위한 비동기 동기 PWM 방식의 알고리즘을 제안한다. 비동기 영역에서는 고정 주파수를 이용한 SPWM을 이용하고 동기 영역에서는 전동기 동기주파수의 정수배를 가지는 삼각파 지령을 인가함으로써 동기 SPWM으로 절환하여 제어는 방법을 제안한다.
• 본 논문에서는 철도 차량 구동용 IPMSM 속도제어를 위한 스위칭 알고리즘을 제안하였다. 제안한 방법은 고정 스위칭 주파수로 비동기 SPWM을 이용하고 일정 속도 이상범위에서 동기 SPWM을 이용하여 제어의 안정성을 확보하였다.

제안 방법

• 그림 1은 속도별 스위칭 모드에 대한 그림이다. 본 논문에서는 그림 1과 같이 Mode1(비동기 영역), Mode2(비동기에서 동기로 넘어가는 영역), Mode3(동기 영역)으로 나누어 제어한다.
• 따라서, 본 논문에서는 철도 차량 구동용 IPMSM 속도 제어를 위한 비동기 동기 PWM 방식의 알고리즘을 제안한다. 비동기 영역에서는 고정 주파수를 이용한 SPWM을 이용하고 동기 영역에서는 전동기 동기주파수의 정수배를 가지는 삼각파 지령을 인가함으로써 동기 SPWM으로 절환하여 제어는 방법을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 시뮬레이션을 통해 검증한다.
• 본 논문에서는 철도 차량 구동용 IPMSM 속도제어를 위한 스위칭 알고리즘을 제안하였다. 제안한 방법은 고정 스위칭 주파수로 비동기 SPWM을 이용하고 일정 속도 이상범위에서 동기 SPWM을 이용하여 제어의 안정성을 확보하였다. 또한 비동기에서 동기 모드로 절환하는 과정에서 과도 상태를 억제하기 위해 비동기 영역 주파수가 정수와의 오차값이 가장 작은 시점에서 절환하여 약 250 Nm의 과도상태를 억제할 수 있었다.

데이터처리

• 비동기 영역에서는 고정 주파수를 이용한 SPWM을 이용하고 동기 영역에서는 전동기 동기주파수의 정수배를 가지는 삼각파 지령을 인가함으로써 동기 SPWM으로 절환하여 제어는 방법을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 시뮬레이션을 통해 검증한다.

성능/효과

• 제안한 방법은 고정 스위칭 주파수로 비동기 SPWM을 이용하고 일정 속도 이상범위에서 동기 SPWM을 이용하여 제어의 안정성을 확보하였다. 또한 비동기에서 동기 모드로 절환하는 과정에서 과도 상태를 억제하기 위해 비동기 영역 주파수가 정수와의 오차값이 가장 작은 시점에서 절환하여 약 250 Nm의 과도상태를 억제할 수 있었다. 제안한 알고리즘은 시뮬레이션을 통해 확인 하였다.
• 식(1)은 660 Hz로 고정주파수를 가지는 Mode1에서 Mode2로 넘어가는 전동기 주파수를 구하기 위한 식이다. 전동기 동기 주파수의 15배에 해당하는 삼각파를 생성하고 있으며 동기주파수의 90%에서 Mode2로 절환됨을 확인할 수 있다. 주파수 값을 고려하여 속도 값을 계산해 보면 Mode1에서 Mode2로 절환되는 속도는 1466 rpm이며 Mode2에서 Mode3으로 절환되는 속도는 1497 rpm이다.

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