초록 ▼

연구개요
자기 히스테리시스 현상은 모든 전기기기에서 존재하며, 이 특성은 전기기기의 효율이나 성능에 큰 영향을 미친다. 더욱이 높은 성능을 요구하는 전기기기일수록 그 영향을 고려하여야 하며, 특히 히스테리시스 전동기는 이러한 현상에 의해 구동된다. 이를 위해서 가장 신뢰성 있는 모델로 평가되는 프라이자흐 모델은 실제 시스템에 응용하려고 할 때는 그 적용이 용이하지 않은 경우가 많다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 더욱 실용적인 히스테리시스 현상을 모델링하고 이를 통하여 히스테리시스 현상을 고려한 전기기기 해석을 목표로 한다.

연구개요
자기 히스테리시스 현상은 모든 전기기기에서 존재하며, 이 특성은 전기기기의 효율이나 성능에 큰 영향을 미친다. 더욱이 높은 성능을 요구하는 전기기기일수록 그 영향을 고려하여야 하며, 특히 히스테리시스 전동기는 이러한 현상에 의해 구동된다. 이를 위해서 가장 신뢰성 있는 모델로 평가되는 프라이자흐 모델은 실제 시스템에 응용하려고 할 때는 그 적용이 용이하지 않은 경우가 많다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 더욱 실용적인 히스테리시스 현상을 모델링하고 이를 통하여 히스테리시스 현상을 고려한 전기기기 해석을 목표로 한다. 이때 기존의 연구들에서 고려하지 않았던 B-H 루프 투자율의 변화등과 같은 히스테리시스 현상을 고려하는 해석 알고리즘을 개발한다.

연구 목표대비 연구결과
1차년도 연구 목표는 히스테리시스 재료 마이너 루프의 데이터화, 에버렡 함수화 알고리즘 개발, 역프라이자흐 모델링 및 프로그래밍, 전압원에 대한 인덕터 회로에서 히스테리시스 영향을 고려한 해석이 있다. 위 4개의 연구 목표는 B-H 트레이서를 이용하여 수집된 마이너 루프를 통해 실용적으로 에버렡 함수화를 시켰으며 역 프라이자흐 모델을 개발하여 이를 이용하여 인덕터 회로에서 히스테리시스 영향을 고려한 해석을 진행하였다. 이는 대한전기학회의 논문으로 투고되었다. 2차년도는 히스테리시스 전동기의 정적 및 동적 해석으로, 이를 위하여 전동기 해석 파라미터를 정립하고 정적, 동적 모델링 및 해석 소프트 웨어를 개발하였다. 기존 연구들에서 고려하지 않았던 등가 회로 모델상에서 히스테리시스 저항을 분리하는 것으로 동기 속도 진입하기 까지 투자율이 변경되는 실질적인 시뮬레이션 결과를 얻고 논문을 게재하였다. 3차년도 연구 목표인 히스테리시스 전동기의 동기 속도 진입에 따른 루프의 면적 및 투자율을 역 프라이자흐 모델로 계산해내고 히스테리시스 전동기를 구동시키기 위한 드라이버를 제작하였다. 위 2개의 목표에 대하여 역 프라이자흐 모델을 이용한 B-H 루프 거동 시뮬레이션은 연구 내용 논문을 학회에 게재하였다. 또한 차세대 지능 소자인 GAN을 이용한 인버터를 제작하였으며 DSP와 파워 opamp를 활용한 임의 가변 전압 전동기 구동장치도 개발하였고 종합적인 연구내용을 전기학회지에 게재하였으며, 위 증빙들을 통하여 본 연구진은 소기 계획한 연구목표를 달성하였다.

연구개발결과의 중요성
히스테리시스는 전력을 이용하여 동작하는 전기기기에서는 어디서나 나타나는 현상이며, 전기기기의 정밀 해석이나 설계에서는 고려해야 할 필요 요건이 된다. 특히 자기기록장치, 인덕터, 변압기 뿐 아니라, 각종 모터에서의 철손, 전압원, PWM 인버터구동 모터 등에 대한 동특성에 크게 영향을 미치며, 나아가 동조 자이로스코프에서 사용되고 있는 히스테리시스 모터에서는 그 성능에 직접적인 원인이 된다. 본 연구는 최종목표의 1단계 목표를 달성하였으며, 추후 2단계 연구가 이뤄진다면 히스테리시스의 영향이 미치는 모든 전기기기의 해석, 설계에 기여될 것이며, 최근 크게 관심이 집중되는 히스테리시스 영향을 고려한 PWM 인버터구동 전동기, 초고효율 전동기 연구에도 필수적인 연구분야이어서 큰 기여를 할 수 있을 것이다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 2.1 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 4
• 2.2 연차별 주요 성과물 ... 18
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 19
• 5. 연구성과 ... 19
• 대표적 연구실적 ... 22
• 끝페이지 ... 30