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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 안현식
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 국민대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수4
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본 논문에서는 전기기계식 제동시스템(Electro-Mechanical Brake: EMB)을 위한 영구자석 동기전동기(Permanent Magnetic Synchronous Motor: PMSM)의 위치 센서리스 제어시스템을 구현하였다. 또한 해당 시스템의 시뮬레이션 및 실제 실험을 통해 그 성능을 검토한다.
최근 자동차 산업에서 BBW(Brake-by-wire)시스템이 연구가 활발히 진행되고 있으며, BBW 시스템에서 제동 액츄에이터로 사용되는 EMB를 차량에 장착하여 구동하기 위해서는 EMB시스템에서 고장이 발생하여도 클램핑력을 잃지 않는 동작 신뢰성이 요구된다.
EMB 시스템의 신뢰성 향상을 위하여 구동 모터로 사용된 PMSM의 동작 신뢰성이 또한 요구되며 PMSM은 회전자에 부착된 영구자석으로부터 자속을 공급받기 때문에 벡터제어를 위해서는 항상 회전자의 정확한 위치 정보가 요구된다. 이러한 위치정보를 얻기 위해서 레졸버나 엔코더 등의 위치 센서를 사용한다. 모터에 장착된 위치 센서에 고장이 발생하게 되면 모터의 제어가 불가능해지고, EMB의 제동력이 제어되지 않는 위험한 상황이 발생하게 된다. 따라서 사전에 고장임을 신속히 판단하여 고장상황에서 EMB 및 PMSM를 제어할 수 있는 기술이 요구된다.
이에 따라 본 논문에서는 EMB 시스템 내 PMSM에 부착된 위치 센서를 통해 검출한 위치 정보와 모터의 역기전력에 기반한 회전자 위치 추정기로부터 검출한 위치정보를 비교함으로써 위치센서 고장을 감지하는 방식을 적용하고, 모터의 저속구간에서 검출한 역기전력으로 정확한 위치 추정이 불가능하므로 위치 추정이 가능한 모터의 속도를 검출하는 알고리즘을 제안한다. 또한 위치센서 고장상황에서의 모터 센서리스 제어 알고리즘을 제안한다. 해당 알고리즘은 역기전력을 기반으로 추정한 위치정보와 V/F 제어기법의 순차적으로 증가하는 위치정보를 모터 제어에 활용하며, 시뮬레이션과 실제 실험을 통해 EMB에 장착된 모터의 위치센서 고장상황에서 제안된 모터 위치 센서리스 제어시스템의 성능을 검증한다.
최근 자동차 산업에서 BBW(Brake-by-wire)시스템이 연구가 활발히 진행되고 있으며, BBW 시스템에서 제동 액츄에이터로 사용되는 EMB를 차량에 장착하여 구동하기 위해서는 EMB시스템에서 고장이 발생하여도 클램핑력을 잃지 않는 동작 신뢰성이 요구된다.
EMB 시스템의 신뢰성 향상을 위하여 구동 모터로 사용된 PMSM의 동작 신뢰성이 또한 요구되며 PMSM은 회전자에 부착된 영구자석으로부터 자속을 공급받기 때문에 벡터제어를 위해서는 항상 회전자의 정확한 위치 정보가 요구된다. 이러한 위치정보를 얻기 위해서 레졸버나 엔코더 등의 위치 센서를 사용한다. 모터에 장착된 위치 센서에 고장이 발생하게 되면 모터의 제어가 불가능해지고, EMB의 제동력이 제어되지 않는 위험한 상황이 발생하게 된다. 따라서 사전에 고장임을 신속히 판단하여 고장상황에서 EMB 및 PMSM를 제어할 수 있는 기술이 요구된다.
이에 따라 본 논문에서는 EMB 시스템 내 PMSM에 부착된 위치 센서를 통해 검출한 위치 정보와 모터의 역기전력에 기반한 회전자 위치 추정기로부터 검출한 위치정보를 비교함으로써 위치센서 고장을 감지하는 방식을 적용하고, 모터의 저속구간에서 검출한 역기전력으로 정확한 위치 추정이 불가능하므로 위치 추정이 가능한 모터의 속도를 검출하는 알고리즘을 제안한다. 또한 위치센서 고장상황에서의 모터 센서리스 제어 알고리즘을 제안한다. 해당 알고리즘은 역기전력을 기반으로 추정한 위치정보와 V/F 제어기법의 순차적으로 증가하는 위치정보를 모터 제어에 활용하며, 시뮬레이션과 실제 실험을 통해 EMB에 장착된 모터의 위치센서 고장상황에서 제안된 모터 위치 센서리스 제어시스템의 성능을 검증한다.
목차
1. 서론 12. 영구자석 동기전동기 모델링 52.1 영구자석 동기전동기 수학적 모델링 52.2 영구자석 동기전동기 벡터 제어 63. EMB 제어기 설계 83.1 EMB 제어기 구성 83.2 전류 제어기 설계 93.3 속도 제어기 설계 93.4 클램핑력/위치 제어기 설계 104. EMB 위치센서리스 제어 114.1 위치 추정 114.2 V/F Control 기법 114.3 위치센서 고장 검출 134.4 위치 추정 오동작 구간 검출 134.5 위치센서리스 제어 155. 시뮬레이션 결과 185.1 시뮬레이션 모델 185.2 시뮬레이션 결과 206. 실험 구성 및 결과 246.1 실험 구성 246.2 실험 결과 267. 결론 33참고 문헌 34Abstract 37
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