가변속 시스템에서 스위치드 릴럭턴스 발전기의 고효율 구동 : High Efficiency Operation of Switched Reluctance Generator in Variable Speed System :

우사양

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자료유형: 학위논문

저자정보: 우사양 (경성대학교, 경성대학교 일반대학원)

지도교수: 안진우

발행연도: 2014

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2014

가변속 시스템에서 스위치드 릴럭턴스 발전기의 고효율 구동 : High Efficiency Operation of Switched Reluctance Generator in Variable Speed System

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스위치드 릴럭턴스 발전기(이하, SRG)는 단순하고 견고한 구조를 가지며, 경쟁력이 높고, 많은 제어 가능한 파라미터와 넓은 속도 범위, 고장방지 및 내열성이 강인할 뿐만 아니라 4상한 제어 또한 가능하다. 따라서, 오늘날 전력전자 기술과 마이크로프로세서 기술의 발달로 SRG는 우주항공 전력시스템 풍력 에너지와 하이브리드 전기자동차 등과 같이 넓은 범위에 적용 가능하다. 이와 같은 이유로 전 세계적으로 SRG에 관한 연구 및 개발이 활발히 진행되어 왔다.
본 논문은 SRG의 최적화 특성과 제어 시스템의 이론과 실험에 초점을 두었다.
첫 번째로, SRG의 수학적 모델과 구동원리, 손실 및 효율에 관한 산정과 특별히 코어 손실에 관해서도 소개하고 설명되어진다. 또한, SRG의 전통적인 angle position, current chopping, voltage chopping의 3가지 제어기법의 차이에 따른 장점과 단점을 분석하고 자세하게 논의되어진다.
두 번째로, 가변속 시스템에서 전류형상이 얼마나 효율에 미치는 영향을 분석하였다. MAPC (Modify Angle Position Control, MAPC) 기법은 SRG용으로 전속도 범위에서 사용하기 위해 제안하였다.
세 번째로, 전 속도 구간에서 사용할 수 있는 제어기법을 제안하고 원동기의 형태에 따른 차이 역시 제어기법에 의해 고려되어진다. SRG의 MAPC 기법은 저속 조건에서 구동 될 때 시스템 효율을 증가시키기 위해 사용하고 고속 조건에서는 최적화된 턴-온/온-오프은 고속조건에서 구동 될 때 효율을 증가시키기 위해 사용된다.
마지막으로, 하드웨어와 소프트웨어는 설계되어진다. 8/6 극을 가지는 SRG 시스템의 시뮬레이션과 실험은 분석되어진다. 그 결과 평평한 전류 형상은 같은 출력조건에서 최대 시스템 효율을 얻는 것을 확인하였다. 이에 따른 결과로 제어기법은 가변속 조건에서 더 높은 효율을 얻을 수 있도록 사용 할 수 있으며, 본 제어 시스템의 타당성과 가능성을 검증하였다.

#SRG #High Efficiency #Variable Speed System

1. Introduction 1
1.1 Background 1
1.2 SRG Drive System 2
1.3 Relevant Researches on Switched Reluctance Generator 4
1.4 Research Issues and Summary 6
2. Control and Efficiency of SRG 8
2.1 Operation Principle of SRG 8
2.2 Mathematical Model of SRG 10
2.3 Calculation of the Losses and Efficiency 13
2.3.1 Copper Loss Calculation 13
2.3.2 Core Loss Calculation 14
2.3.3 Efficiency Calculation 18
2.4 Control Methods of SRG 19
2.4.1 Angle Position Control 20
2.4.2 Soft Chopping Current Control 21
2.4.3 Voltage Chopping Control 23
2.4.4 Analysis of Control Method 24
3. Effect of Phase Current on Variable speed System 28
3.1 Current Shape in SRG 28
3.2 Current Shape Function and Efficiency 30
4. Proposed Control Scheme for Variable Speed System 34
4.1 SRG Drive System with and without Prime Mover 34
4.2 Proposed Control Method 39
5. Design of Drive System 41
5.1 Hardware Design 41
5.1.1 Converter 42
5.1.2 Drive Circuit 44
5.1.3 Detection Circuit 45
5.2 Software Design 46
6. Simulation and Experimental Results 49
6.1 Simulation Results 50
6.2 Experimental Results 55
7. Conclusion and Future Works 61
References 63
Abstract 67
Acknowledgements 69

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