초록 ▼

본 연구에서는 자속 관측기에 의해 자속을 추정하여 속도 센서없는 유도전동기의 자계 오리엔테이션 제어를 행하였다. 자속 관측기로는 적응 동일차원 자속 관측기, 적응 슬라이딩 관측기, 최소차원 확장 칼만필터를 구성하여 그 특성을 비교 검토하였다. 2차자속과 1차전류를 추정하는 동일차원 자속 관측기를 구성하고, 1차전류의 실제치와 추정치를 오차신호로 하여 회전속도를 추정하는 적응 동정칙을 도출하였으며, 적응동정칙의 안정성을 Lyaponov의 안정도 이론으로 확인하였다. 이를 이용하여 회전자저항 변동에 강인하고 외란억압성능이 뛰어난

본 연구에서는 자속 관측기에 의해 자속을 추정하여 속도 센서없는 유도전동기의 자계 오리엔테이션 제어를 행하였다. 자속 관측기로는 적응 동일차원 자속 관측기, 적응 슬라이딩 관측기, 최소차원 확장 칼만필터를 구성하여 그 특성을 비교 검토하였다. 2차자속과 1차전류를 추정하는 동일차원 자속 관측기를 구성하고, 1차전류의 실제치와 추정치를 오차신호로 하여 회전속도를 추정하는 적응 동정칙을 도출하였으며, 적응동정칙의 안정성을 Lyaponov의 안정도 이론으로 확인하였다. 이를 이용하여 회전자저항 변동에 강인하고 외란억압성능이 뛰어난 2-자유도 제어기를 구성하였다. 2-자유도 제어기에 있어서 파라미터 변동에 강인한 피이드백 제어기는 H∞ 제어이론을 사용하였으며 목표치 추정성능을 개선하기 위한 피이드포워드 제어기는 외란 관측기에 의해 부하토오크를 추정하여 보상하도록 설계하였다. 동정자의 안정성을 확보하고 회전자저항의 변동에 둔감한 최적 극배치법을 이용하여 가변구조 제어이론을 응용한 적응 슬라이딩 관측기를 구성하므로서 2차자속과 회전속도를 추정하였고, 채터링을 줄이는 방법으로 바이너리 제어이론을 적용하였다. 구조적인 잡음의 영향을 제거함으로써 상태변수와 시스템 파라미터를 정확히 추정할 수 있는 확장 칼만필터 이론을 적용하였으며, 검출할 수 있는 1차 전류를 이용하여 상태변수로서 2차자속과 회전속도를 추정하는 최소차원 확장 칼만필터를 설계하였다. 이 시스템들은 32비트 부동소수점 연산이 가능한 TMS320C31 DSP를 이용하여 유도전동기의 속도 센서리스 자계오리엔테이션 제어를 구현하였다. 이들 실험을 통하여 저항 변동에 강인하고 넓은 속도 영역에서 고정도의 속도제어가 가능함을 확인하였다. 또한 실험결과를 바탕으로 각 제어기의 특징을 비교 검토하였다.

Abstract ▼

This study consists of the flux observer to estimate the rotor flux in the speed sensorless field oriented control of induction motor. Adaptive full-order flux observer, adaptive sliding observer, and reduced-order extended Kalman filter are designed as the flux observer, and their properties are

This study consists of the flux observer to estimate the rotor flux in the speed sensorless field oriented control of induction motor. Adaptive full-order flux observer, adaptive sliding observer, and reduced-order extended Kalman filter are designed as the flux observer, and their properties are investigated and compared. The estimates of the stator currents and the rotor fluxes are obtained by the full-order flux observer, and the adaptation law is constructed to estimate the rotor speed with the error signals between real and estimation values. The stability of the adaptation law is proved by the theory of Lyapunov's stability. These are applied to the two degree of freedom controller to get the robustness for the variations of th rotor resistance and to improve the robustness for the variations of the rotor resistance and to improve the performance of the disturbance rejection. In the two degree of freedom controller, feedback controller to robustly control the variations of the rotor resistance is presented by H∞ control theorem, and feedforward controller to get a good tracking performance is used by disturbance observer for the purpose of estimating the load torque to compensate that. Adaptive sliding observer, which ensures the stability of the identifier and is applied to the method of the optimal pole assignment to keep an insensitivity for the variations of the rotor resistance, to estimate the rotor flux and speed is proposed on the basis of the variable structure control theory, and binary control theory to reduce the chattering is applied. The extended Kalman filter which is correctly capable of estimating system parameters and state variables by eliminating influences of structural noises is applied. The reduced-order extended Kalman filter to estimate the rotor flux and speed as the state variables except for the measurable curents is constructed. Their systems implement the speed sensorless field oriented control of induction motor by 32-bit floating point TMS 320C31 DSP. Experiments show that the drive systems have a good performance in a wide range of the speed and the robustness for the variations of the rotor resistance. The characteristics of the systems are investigated and compared by the experimental results.

목차 Contents

• 제1장 서 론...9
• 1.1 연 구 배 경...9
• 1.2 연 구 목 적...14
• 1.3 연 구 내 용...15
• 제2장 관련이론 및 이론적 해석...17
• 2.1 유도전동기의 벡터제어...17
• 2.2 속도센서리스 벡터제어...26
• 2.3 적응동일차원 2차 자속 옵저버...33
• 2.4. 2자유도 벡터제어계...38
• 2.5 적응 슬라이딩 옵저버...51
• 2.6 최소차원 확장칼만필터...68
• 제3장 실험장치 및 방법...81
• 3.1. 시스템 구성...81
• 3.2. IGBT 인버터...84
• 3.3 전류 제어부...87
• 3.4 히스테리시스 제어기를 이용한 상 전압의 측정...88
• 제4장 실험결과 및 고찰...91
• 제5장 결 론...126
• 참 고 문 헌...129