초록 ▼

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
(1) 1차년도
◦ 연료전지 자동차 BOP용 블로워 기술조사 및 세부사양 선정
◦ 고주파 스위칭이 가능한 고효율 인버터 개발
- 고주파 스위칭을 고려한 고효율 소프트스위칭 topology 연구
- EMI를 최소화 할 수 있는 전력소자 배치 설계
- 열설계를 통한 최적 방열시스템 설계
- 신뢰성을 고려한 부품선정
- Compact Packaging 설계
◦ 고성능 Gate Driver 개발
- 고주파 스위칭을 위한 드라이버 부품선정
- 병렬운전이

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
(1) 1차년도
◦ 연료전지 자동차 BOP용 블로워 기술조사 및 세부사양 선정
◦ 고주파 스위칭이 가능한 고효율 인버터 개발
- 고주파 스위칭을 고려한 고효율 소프트스위칭 topology 연구
- EMI를 최소화 할 수 있는 전력소자 배치 설계
- 열설계를 통한 최적 방열시스템 설계
- 신뢰성을 고려한 부품선정
- Compact Packaging 설계
◦ 고성능 Gate Driver 개발
- 고주파 스위칭을 위한 드라이버 부품선정
- 병렬운전이 가능한 드라이버 회로 최적 설계
- 암 단락보호 등 각종 보호기능 부가
◦ 고성능 DSP 제어보드 개발
- TMS320C6713 기반의 고성능 DSP 보드 설계
- 고속 sampling이 가능한 ADC 설계
- CAN 통신이 가능한 Interface 회로 설계
◦ PMSM 고성능 센서리스 제어 알고리즘 설계
- 현존 센서리스 알고리즘들의 문제점 분석
- 새로운 고성능 알고리즘 설계 및 구현
- Space Vector PWM 설계
◦ 7.5[kW], 60[krpm]급 PMSM 센서리스 드라이버 시제품 제작
◦ 7.5[kW], 60[krpm] PMSM 구동시험 및 성능평가
(2) 2차년도
◦ 고주파 스위칭이 가능한 고효율 인버터 개발
- 고효율 소프트스위칭 topology 최적화 설계
- EMI를 최소화 할 수 있는 전력소자 배치 최적화 설계
- 최적 방열설계를 통한 최적 방열시스템 설계
- 신뢰성을 고려한 부품선정
- Compact Packaging 설계
◦ 출력 LC-필터 설계
- 제어성능을 고려한 최적 LC-필터 설계
- 고주파에서 손실을 최소화 할 수 있는 고성능 코어선정
- LC-필터 Packaging 최적 설계
◦ 고성능 DSP 제어보드 Upgrade 개발
- TMS320C6711 기반의 고성능 DSP 보드 보완 설계
- Hardware 보호장치 설계
- CAN 통신이 가능한 Interface 회로 설계
◦ PMSM 고성능 센서리스 제어 알고리즘 보완 설계
- 고성능 센서리스 알고리즘 성능 개선
- Space Vector PWM 설계
◦ 10[kW], 120[krpm]급 PMSM 센서리스 드라이버 시제품 제작
◦ 10[kW], 120[krpm] PMSM 구동시험 및 성능평가
(3) 3차년도
◦ 고성능 고효율 인버터 개발
- 고효율 소프트스위칭 topology 최적화 설계
- EMI를 최소화 할 수 있는 전력소자 배치 최적화 설계
- 자동차 실장을 고려한 최적 방열설계를 최적 방열시스템 설계
- 신뢰성을 고려한 부품선정
- Compact Packaging 설계
◦ 출력 LC-필터 설계
- 제어성능을 고려한 최적 LC-필터 설계
- 고주파에서 손실을 최소화 할 수 있는 고성능 코어선정
- LC-필터 Packaging 최적 설계
◦ 고성능 FPGA 제어기 개발
- 3us 이내 연산을 마칠 수 있는 FPGA 제어기 설계
- 각종 서비스 기능 부가
- CAN 통신이 가능한 Interface 회로 설계
◦ PMSM 고성능 센서리스 제어 알고리즘 보완 설계
- 고성능 센서리스 알고리즘 성능 개선
- Space Vector PWM 설계
◦ 15[kW], 120[krpm]급 PMSM 센서리스 드라이버 시제품 제작
◦ 15[kW], 120[krpm] Blower 부하 연계시험 및 성능평가
◦ 신뢰성/환경시험 및 CE/UL 인증

Abstract ▼

There is increasing interests in ultra high-speed motors and generators in industry applications such as micro gas turbines, compressors, blowers, pumps, hybrid electric vehicles, turbo molecular pumps, machine tool spindle drives, information storage disk drives and etc.
In cogeneration system o

There is increasing interests in ultra high-speed motors and generators in industry applications such as micro gas turbines, compressors, blowers, pumps, hybrid electric vehicles, turbo molecular pumps, machine tool spindle drives, information storage disk drives and etc.
In cogeneration system or compressor drives, high-speed motors can be directly connected to the shaft without gears. There are advantages of compactness, lightweight, high efficiency and maintenance free operation.
Increasing both rotational speed and shaft output power is not easy. Electrical machines and power electronics circuits should have excellent characteristics for high rotational applications. Besides electrical machines, there are also several other issues. Power electronics circuits should be designed with high frequency voltage and current with less harmonics for high efficient drives.
These circuits should be made of currently available power devices. In addition, controllers for these circuits should be fast enough for current and voltage calculations both in hardware and software.
In this research, it is discussed the emerging technologies such as sensorless control and complex PI control.
This research presents a new machine and power electronics interface that is capable of operating at 120krpm with a power output of 15kW. The complete drive system supplies the current of 2kHz fundamental frequency to PMSM by the power electronics. The power electronics converter is driven by the control system, which includes sensorless rotor position estimation algorithm and a cascaded torque and speed controller.
The hardware and experimental results are presented.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 최종보고서 초록 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• SUMMARY ... 9
• CONTENTS ... 11
• 목 차 ... 12
• 제 1 장 서론 ... 13
• 제 1 절 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 13
• 제 2 절 국내 • 외 관련 기술의 현황 ... 16
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적 • 경제적 파급 효과 ... 22
• 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 24
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 24
• 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 25
• 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 27
• 제 3 장 결과 및 향후 계획 ... 30
• 제 1 절 연구개발 결과 ... 30
• 1. 단계 연구개발 추진 일정 ... 30
• 2. 단계 연구개발 추진 실적 ... 31
• 3. 고성능 제어기 개발 ... 47
• 4. PMSM 고성능 센서리스 제어 알고리즘 설계 ... 50
• 5. 15[kW], 120[krpm]급 PMSM 센서리스 드라이버 시제품 제작 ... 72
• 6. 15[kW], 120[krpm] Blower 부하 연계시험 및 성능평가 ... 78
• 7. 실험 결과 ... 80
• 8. 연구 결과 및 결론 ... 93
• 제 2 절 시장 현황 및 사업화 전망 (당초 기술개발 시작 시점의 조사와 변화된 것 위주로 기술) ... 95
• 제 3 절 차기 단계 계획 ... 95
• 참고 문헌 ... 96