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문제 정의
- 본 논문에서는 정현파의 역기전력을 가지는 외전형 영구자석 동기 전동기의 브레이크 동작 시, 발생하는 회생 전류를 분석하였다. 이를 통해, 추가 소자나 회로 없이 인버터의 하단 스위치의 동작을 전동기 속도 및 배터리의 전압 정보만으로 결정하는 전력 회생 기법을 제안하고, 실험으로 타당성을 검증하였다.
- 그러나, 제어의 복잡성과 부피 증가의 문제를 야기한다. 본 연구에서는 전류 정보 없이, 전동기의 속도와 배터리의 전압 정보만으로 회생 전류를 제어하는 기법을 제안한다. 그리고 후륜 허브 전동기를 가진 전기 자전거에 적용하여, 감속 시에 안정적으로 전력을 회생할 수 있음을 검증한다.
가설 설정
- 불연속 도통 모드로 동작하는 구간에서 발생하는 전류는 부스트 컨버터 동작과 동일한 방식으로 계산할 수 있다. 경계 전도 모드로 동작하는 것으로 가정하여 최대 평균 전류를 구할 수 있다.
- 실험을 위한 세트는 그림 5와 같이 구성하였으며, 사용된 전동기의 파라미터는 표 1과 같다. 실험 조건은 자전거가 내리막을 내려오다가 정지하는 조건을 가정한다. 이 때, 회생되는 전류가 0.
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2.3 제안하는 전력 회생 제어
제안하는 기법의 적용 대상 자전거 시스템은 기계적 브레이크와 전기적 브레이크가 장착되어 있고, 후륜에 전동기가 있는 구조를 가정한다. 따라서, 후륜의 기계적 브레이크 외에 추가적인 브레이크 동작을 전동기가 수행하여 감속을 돕는 역할을 한다.
- 매틀랩 결과는 수식 (10)을 바탕으로 구하였으며, PSIM 시뮬레이터를 이용하여 얻은 결과를 함께 도시하였다. 최대 시비율(Dcrit)에서 실제 전류와 예측 전류 사이에 발생한 오차는 앞선 도통 구간의 길이에 대한 가정에 의한 것이다. 따라서, 구해진 최대 시비율보다 작은 값을 최대값으로 사용함으로써 전구간이 연속 도통모드로 동작하지 않도록 제어할 수 있다.
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