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문제 정의
- 그러나 이 회로들로 인하여 시스템의 가격 및 부피, 무게 등이 상승하게 되므로 저가, 소형의 구동 시스템에는 적합하지 않게 된다. 따라서 본 논문에서는 직류단 캐패시터및 PFC를 삭제하고 최소한의 회로 요소로 동작할 수 있는 구동 방법을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 구동 방법은 스위치 소자 4개를 사용한 Full-bridge 형태의 인버터를 사용하여 전동기의 입력 파워를 직접 제어할 수 있으며, 조절된 파워로 인하여 입력 전류가 정현파에 가깝게 되어 별도의 PFC 회로가 필요치 않게 된다.
- 본 논문에서는 단상 영구자석 전동기를 PFC 없이 구동 가능한 파워 제어 방법을 제안하였다. 제안된 방법의 경우 전류제어를 통하지 않고, 전동기의 상수로부터 계산된 전압을 직접 인가하는 방법을 사용하여 전류 센서 및 고가의 프로세서가 필요 없으며, 대용량 직류단 캐패시터 또한 삭제가 가능하다.
- 는 계통의 각주파수이다. 위와 같은 전력을 출력하기 위하여 본 논문에서 전류제어 없이 전동기의 임피던스 및 역기전력 상수로부터 open loop로 원하는 출력을 내는 방법을 제안한다.
가설 설정
- (a)의 경우 모든 전동기 전류가 역기전력과 동상이 되기 때문에 가장 효율적인 운전을 하는 영역이 된다. 직류단 전압이 주기적으로 감소하면서 전압이 부족하게 되는 상황에서는 그림 (b)와 같이 무효전력분 전류가 전동기에 흐르게 되며, 효율은 떨어지게 되지만 전력 지령은 여전히 만족할 수 있도록 토크 생성분 전압은 출력할 수 있게 된다. 그림 3은 이러한 방식으로 전력을 제어했을 경우, 계통 입력 전류 및 전동기 전류, 직류단 전압을 나타낸 그림이다.
- 여기서 역기전력 vemf는 전동기 파라메터와 회전각으로부터 정확하게 계산 가능하다고 가정한다. 또한 유효 전력 성분으로 토크를 발생시키게 되는 전압 vd는 전력 지령과 모터의 인덕턴스 값으로부터 아래와 같이 구해진다.
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