초록 ▼

연구목표
본 연구목표는 종래의 전동기 구동시스템 보다 우수한 성능을 가지는 새로운 센서리스 유도전동기 구동시스템의 개발이다. 종래의 센서리스 방식과 다른 방식으로서 전류추정에 의한 새로운 센서리스 제어 방식을 개발한다. 그리고 고품질의 전력변환을 실현하여 센서리스 유도전동기 구동시스템의 성능을 개선한다.
연구내용
본 연구는 전동기 구동시스템에 관한 연구로서 최근에 많은 연구가 수행되고 있는 센서리스 유도전동기 가변속 구동시스템에 관한 연구이다. 본 연구에서는 유도전동기 및 구동회로를 포함하는 전체시스템의 해석 및 모

연구목표
본 연구목표는 종래의 전동기 구동시스템 보다 우수한 성능을 가지는 새로운 센서리스 유도전동기 구동시스템의 개발이다. 종래의 센서리스 방식과 다른 방식으로서 전류추정에 의한 새로운 센서리스 제어 방식을 개발한다. 그리고 고품질의 전력변환을 실현하여 센서리스 유도전동기 구동시스템의 성능을 개선한다.
연구내용
본 연구는 전동기 구동시스템에 관한 연구로서 최근에 많은 연구가 수행되고 있는 센서리스 유도전동기 가변속 구동시스템에 관한 연구이다. 본 연구에서는 유도전동기 및 구동회로를 포함하는 전체시스템의 해석 및 모델링을 수행하고 고성능 전동기제어 및 고품질의 전력변환을 실현하는 전동기 구동시스템을 연구하였다. 그리고 실제 구동시스템을 제작하고 실험을 수행하여 본 연구에서 제시한 센서리스 유도전동기 구동시스템을 평가하였다. 유도전동기의 전압방정식 및 토크 방정식을 기술하고, 변수변환을 통하여 시스템 방정식의 변환을 제시하며 이를 이용한 유도전동기의 동적 특성을 연구하였다. 여러 가지 센서리스 제어방식을 검토하고 장단점을 분석하며, 전류추정에 의한 새로운 센서리스 제어 방식을 개발하였다. 또한 전력변환기의 부하로서 특성 및 상호 전기적으로 미치는 영향을 검토하고 적절한 구동 알고리즘을 연구하였으며 보다 정밀한 전압을 출력하는 PWM방식을 연구하였다. 그리고, 구동시스템에서 고조파를 감소하고 역률을 개선하는 연구가 수행되었으며, VHDL을 이용한 ASIC 회로설계를 활용하여 제어부를 효율적으로 설계하고 원칩으로 구현하는 연구를 수행하였다.
연구성과
종래에 유도전동기의 센서리스 제어 방식으로서 전동기 방정식에 의한 방식, MRAS 방식, 상태관측기 방식, 칼만 필터 방식, 슬롯 고조파 방식, 슬라이딩 제어 방식 등이 연구되었다. 이러한 센서리스 제어방식들은 유도전동기의 방정식으로부터 상 전압, 전류 정보 그리고 유도전동기의 전기적 및 기계적인 파라미터를 근거로 회전자 속도와 위치를 추정하게 된다. 본 연구에서는 자속 및 속도를 추정하지 않는 새로운 센서리스제어 방식을 제안하였다. 이 방식은 속도추정대신에 전류추정을 수행하여 실제 유도전동기와 수식모델의 고정자전류 차이를 억제하도록 고정자전압을 인가함으로써 전동기의 속도가 설정치인 모델의 속도를 추종하도록 하는 방식이다. 본 연구결과는 IEEE에 투고하였으며 현재 심사를 통과하여 게재대기 중에 있다. 또한 센서리스 운전성능에 영향을 미치는 인버터 출력전압 오차의 원인을 분석하고, 이 오차가 감소되도록 하는 가변 링크전압 방식을 연구하였다. 종래의 고정된 링크전압을 사용하는 인버터에서는 링크전압의 크기가 정격속도 및 부하에 대응할 수 있도록 설계되어 있다. 따라서 지령전압이 낮아지는 저속 운전영역인 경우에 유효전압벡터의 인가시간이 작아 높은 정밀도가 요구되며 상대적으로 출력전압의 오차가 증가하게 된다. 본 연구결과는 국제학술회의에 발표되었으며 현재 IEEE에 투고 중에 있다.

Abstract ▼

Purpose of Research
Variable-speed drives are being continually innovated. Their development is characterized by progress made in various areas including power and micro-electronics, control systems, magnetic materials, modern communication technologies, etc. Sensorless drives eliminating speed a

Purpose of Research
Variable-speed drives are being continually innovated. Their development is characterized by progress made in various areas including power and micro-electronics, control systems, magnetic materials, modern communication technologies, etc. Sensorless drives eliminating speed and position sensors, bring the advantages of increased reliability and reduced cost. There exist several speed-sensorless implementations, but future work will concentrate on further speed sensorless drives. This research investigates more efficient sensorless-algorithm and drive system.
Contents of Research
This research investigates a novel sensorless induction motor drive system. This research studies a sensorless control scheme for speed sensorless control of induction motor where does not require the flux and speed estimations. SVPWM-VSI is widely used for a high performance of variable-speed sensorless induction motor drive, but the output voltage of SVPWM-VSI supplying a motor has a considerable error because it is distorted by a variety of sources. A constant dc link voltage that is appropriately fixed to the rated load causes a large voltage error in the low speed range of a motor because it has a poor resolution in a low output voltage command of SVPWM-VSI. This research investigates a high-performance strategy for sensorless induction motor drive overcoming the above problem. Recently effective system-on-a-chip design methodology is developed, and ASIC chip design is much studied for motor control. This research investigates the design and implementation of ASIC chip for sensorless control of induction motor using VHDL which is a standard hardware description language.
Effectiveness of Research
Various control algorithms have been proposed for the speed sensorless control of an induction motor. Those sensorless algorithms are mainly based on the speed feedback with the flux and speed estimations. This study proposes a new scheme for the speed sensorless control of an induction motor. The proposed scheme is based on the current estimation without the flux and speed estimations, in which the controlled stator voltage is applied to the induction motor so that the difference between stator currents of the mathematical model and motor may be forced to decay to zero. The performance of the proposed scheme is verified through the simulation and experiment.

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문 ...3
• 1. 국문요약문 ...3
• Ⅱ. 연구결과 요약문 ...4
• 1. 국문요약문 ...4
• 2. 영문요약문 ...5
• Ⅲ. 연구내용 및 결과 ...6
• 1. 서론 ...6
• 2. 연구방법 및 이론 ...8
• 3. 결과 및 고찰 ...32
• 4. 결론 ...46
• 5. 인용문헌 ...47