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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 송중호
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 서울과학기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수19
이 논문의 연구 히스토리 (3)
2013
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최근 IT 기술 및 신소재 개발, 제어 및 반도체 성능향상 등 기술 발전을 보임에 따라 복합기술을 요구하는 철도 분야 중 고속철도에 대한 관심이 그 어느 때보다 대두되고 있다. 철도 차량의 고속화를 위하여 소형화, 경량화가 유리하고 고효율, 고출력을 갖는 추진 전동기의 적용이 필수적이다. 영구자석 동기전동기(PMSM)는 계자에 해당되는 자속 성분이 영구자석에 의해 공급되어 전체 시스템의 효율의 향상을 기대할 수 있으며, 권선이 고정자에만 배치되어 있어 소형화, 경량화 등의 장점이 있다.
PMSM의 토크 제어시 고정자 전류의 고조파 성분, 회전자의 자석과 고정자 슬롯 구조간의 차이에 따라 토크리플이 발생하게 되는데 이러한 토크리플은 진동과 소음을 유발하고 직접적으로 부하에 영향을 미치게 되므로 구동 성능을 저감시킨다. 이러한 문제들로 인해 PMSM의 고성능 제어를 위해 토크리플저감 연구는 필수적이다.
본 논문에서는 PMSM의 수학적인 모델링을 하고 기존의 스위칭 테이블을 기반으로 하는 직접 토크 제어 방식(ST-DTC)과 공간 벡터를 이용한 직접 토크 제어 방식(SVM-DTC)의 원리를 설명하였다. 또한 기존의 TPC의 알고리즘을 설명하고 확장된 회전자 자속을 정의함으로써 IPMSM의 TPC 기법과 전압벡터의 듀티비(Duty Ratio) 제어 기법을 제안하여 전력전자 시스템 해석 도구인 PSIM을 이용하여 시뮬레이션을 하였다. ST-DTC, SVM-DTC, 기존의 TPC, 제안한 TPC 알고리즘을 시뮬레이션을 통하여 각각의 성능을 분석하고 제안한 알고리즘의 토크리플 저감의 유효성과 우수성을 검증하였다.
PMSM의 토크 제어시 고정자 전류의 고조파 성분, 회전자의 자석과 고정자 슬롯 구조간의 차이에 따라 토크리플이 발생하게 되는데 이러한 토크리플은 진동과 소음을 유발하고 직접적으로 부하에 영향을 미치게 되므로 구동 성능을 저감시킨다. 이러한 문제들로 인해 PMSM의 고성능 제어를 위해 토크리플저감 연구는 필수적이다.
본 논문에서는 PMSM의 수학적인 모델링을 하고 기존의 스위칭 테이블을 기반으로 하는 직접 토크 제어 방식(ST-DTC)과 공간 벡터를 이용한 직접 토크 제어 방식(SVM-DTC)의 원리를 설명하였다. 또한 기존의 TPC의 알고리즘을 설명하고 확장된 회전자 자속을 정의함으로써 IPMSM의 TPC 기법과 전압벡터의 듀티비(Duty Ratio) 제어 기법을 제안하여 전력전자 시스템 해석 도구인 PSIM을 이용하여 시뮬레이션을 하였다. ST-DTC, SVM-DTC, 기존의 TPC, 제안한 TPC 알고리즘을 시뮬레이션을 통하여 각각의 성능을 분석하고 제안한 알고리즘의 토크리플 저감의 유효성과 우수성을 검증하였다.
목차
목 차요약 ⅰ기호표 ⅱ약어표 ⅳ표목차 ⅴ그림목차 ⅵ1. 서 론 11.1. 연구배경 및 필요성 11.2. 연구내용 및 구성 31. PMSM의 수학적 모델링 42.1. PMSM의 수학적 모델링 43. PMSM의 DTC 기법 143.1. PMSM의 DTC 제어원리 143.1.1. PMSM 구동 시스템의 구성 143.1.2. PMSM 토크 제어의 원리 143.2. 스위칭 테이블을 이용한 PMSM의 DTC 기법 183.2.1. 고정자 자속 및 토크 추정기 183.2.2. 히스테리시스 제어기 213.2.3. 스위칭 테이블 223.3. 공간 벡터 변조를 이용한 PMSM의 DTC 기법 243.3.1. 전압 지령치 계산기 243.3.2. 공간 벡터 변조 방식 263.4. 기존의 토크 예측제어를 이용한 SPMSM의 DTC 기법 313.5. 확장된 회전자 자속을 이용한 IPMSM의 토크 예측 제어 363.6. 전압 듀티비 제어를 이용한 토크 리플 저감 기법 384. 시뮬레이션 424.1. PMSM의 토크 제어 424.2. PMSM의 속도 제어 495. 결 론 54참고문헌 55Abstract 58감사의 글 59
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