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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 서울대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수4
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본 논문은 단일 전동기를 이용한 병렬 동기전동기 구동 시스템의 제어 방법을 제안한다. 병렬 전동기 구동 시스템은 팬, 벨트 컨베이어, 견인 등 의 분야에 유도기를 사용하여 널리 적용되고 있으며, 이는 유도기의 슬립으로 인한 높은 안정성에 기인한다. 동기전동기는 높은 효율, 전력 밀도, 과부하 능력을 가지지만 자체적인 불안정성에 의해 병렬 구동으로는 널리 사용되지 못하였다.
본 논문은 병렬 동기전동기 구동 시스템이 가지는 특성과 불안정성을 분석하고, 능동 댐핑을 통한 시스템 안정화 기법을 제안하였다. 두 전동기 사이에 발생하는 능동 댐핑 관계식을 소신호 분석을 통해 일반화하였으며, 분석된 능동 댐핑 관계식을 이용한 능동 댐핑 제어 기법을 제안하였다.
본 논문은 이에 더불어 병렬 동기전동기 구동 시스템의 단위 전류당 최대 토크 운전을 제안하였다. 전동기의 제정수를 바탕으로 라그랑주 방법을 이용하여 두 전동기의 출력 토크가 다를 때, 전동기 전류를 최소로 하는 전류 해를 계산하고, 반복적 수렴을 통해 단위 전류당 최대 토크 운전 지령을 수행하는 제어 알고리즘을 제안하였다.
본 논문에서는 기존의 연구들이 간단한 구조를 가지는 돌극성이 없는 표면부착형 영구자석 동기전동기에 대한 연구들만을 수행한 것과 달리, 돌극성을 가지는 매입형 영구자석 동기전동기와 자기저항 동기전동기에 대한 제어 방법을 제안하였다. 두 전동기가 모두 토크를 출력하는 기존의 운전에서 나아가 두 전동기의 출력 방향이 다른 전력 전달 운전 역시 병렬 전동기구동 시스템의 응용의 한가지로 연구되었다. 또한 본 논문에서는 실제 응용에서 발생하는 전동기 제정수의 변동이 제안된 단위 전류당 최대 토크 운전 및 능동 댐핑 제어에 미치는 영향을 분석하였다.
끝으로 본 논문에서는 제안된 알고리즘의 유효성과 성능을 각 전동기에 대하여 모의 실험을 통해 검증하였으며, 특히 매입형 영구자석 동기전동기를 대상으로는 실험을 통해 효용성과 우수성을 실증하였다.
본 논문은 병렬 동기전동기 구동 시스템이 가지는 특성과 불안정성을 분석하고, 능동 댐핑을 통한 시스템 안정화 기법을 제안하였다. 두 전동기 사이에 발생하는 능동 댐핑 관계식을 소신호 분석을 통해 일반화하였으며, 분석된 능동 댐핑 관계식을 이용한 능동 댐핑 제어 기법을 제안하였다.
본 논문은 이에 더불어 병렬 동기전동기 구동 시스템의 단위 전류당 최대 토크 운전을 제안하였다. 전동기의 제정수를 바탕으로 라그랑주 방법을 이용하여 두 전동기의 출력 토크가 다를 때, 전동기 전류를 최소로 하는 전류 해를 계산하고, 반복적 수렴을 통해 단위 전류당 최대 토크 운전 지령을 수행하는 제어 알고리즘을 제안하였다.
본 논문에서는 기존의 연구들이 간단한 구조를 가지는 돌극성이 없는 표면부착형 영구자석 동기전동기에 대한 연구들만을 수행한 것과 달리, 돌극성을 가지는 매입형 영구자석 동기전동기와 자기저항 동기전동기에 대한 제어 방법을 제안하였다. 두 전동기가 모두 토크를 출력하는 기존의 운전에서 나아가 두 전동기의 출력 방향이 다른 전력 전달 운전 역시 병렬 전동기구동 시스템의 응용의 한가지로 연구되었다. 또한 본 논문에서는 실제 응용에서 발생하는 전동기 제정수의 변동이 제안된 단위 전류당 최대 토크 운전 및 능동 댐핑 제어에 미치는 영향을 분석하였다.
끝으로 본 논문에서는 제안된 알고리즘의 유효성과 성능을 각 전동기에 대하여 모의 실험을 통해 검증하였으며, 특히 매입형 영구자석 동기전동기를 대상으로는 실험을 통해 효용성과 우수성을 실증하였다.
목차
제 1 장 서론 11.1 연구 배경 11.2 연구 목적 41.3 논문의 구성 7제 2 장 다중 전동기 구동 시스템 92.1 다중 전동기 구동 시스템의 비교 92.1.1 개별 시스템 기반 다중 전동기 구동 시스템 92.1.2 개별 인버터 기반 다중 전동기 구동 시스템 102.1.3 단일 인버터 병렬 전동기 구동 시스템 122.1.4 기타 다양한 다중 전동기 구동 시스템 132.1.5 시스템 비교 및 분석 212.2 단일 인버터 병렬 전동기 구동 시스템 232.2.1 단일 인버터 병렬 전동기 구동 시스템의 구조와 특징 232.2.2 단일 인버터 병렬 유도기 구동 시스템의 제어 262.2.3 동기전동기의 특징과 병렬 전동기 구동 시스템 332.2.4 기존의 단일 인버터 병렬 동기전동기 구동 방법 362.2.5 기존 제어 방법의 한계 46제 3 장 단일 인버터를 이용한 병렬 동기전동기 구동 시스템의 제어 493.1 병렬 동기전동기 구동 시스템 분석 493.1.1 전동기 모델링 503.1.2 기본 제어 전략 523.1.3 시스템 안정성 분석 533.1.4 전동기 운전 영역 분석 673.2 단위 전류당 최대 토크 운전 753.2.1 단위 전류당 최대 토크 운전을 위한 전류 해 753.2.2 전동기별 단위 전류당 최대 토크 운전 793.3 시스템 안정화 기법 903.3.1 제안된 능동 댐핑 제어 기법 903.3.2 전동기별 능동 댐핑 제어 983.4 제어기 설계 1023.4.1 전체 제어기의 구조 1033.4.2 MTPA 지령 생성기 1063.4.3 능동 댐핑 제어기 1083.5 반대 부하 운전 분석 1133.5.1 반대 부하 운전의 응용 분야 1133.5.2 반대 부하 운전의 제어 1183.5.3 반대 부하 운전의 단위 전류당 최대 토크 운전 1213.6 제정수 변동에 의한 영향 분석 1323.6.1 제정수 변동의 원인 분석 1323.6.2 단위 전류당 최대 토크 운전에의 영향 분석 1353.6.3 능동 댐핑 제어에의 영향 분석 146제 4 장 모의 실험 및 실험 결과 1584.1 모의 실험 결과 1584.1.1 매입형 영구자석 동기전동기 1584.1.2 표면부착형 영구자석 동기전동기 1774.1.3 자기저항 동기전동기 1824.2 실험 결과 187제 5 장 결론 및 향후 과제 2165.1 연구 결과 2165.2 향후 과제 218참고 문헌 221부록 233A.1 IGBT 6 스위치 팩, 지능형 전력 모듈의 가격 233A.2 모의 실험 및 실험에 사용된 전동기 제정수 235A.3 상이한 제정수를 가지는 동기전동기의 단위 전류당 최대 토크 운전 237A.3.1 상이한 제정수를 가지는 표면부착형 영구자석 동기전동기의 단위 전류당 최대 토크 운전 237A.3.2 상이한 제정수를 가지는 자기저항 동기전동기의 단위 전류당 최대 토크 운전 238ABSTRACT 239
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