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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이영일
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 서울과학기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수24
이 논문의 연구 히스토리 (8)
2016
표면 부착형 영구자석 동기전동기를 이용한 20kW급 전기자동차 파워트레인 개발
박성환
,
손종열
,
이영일
정보 및 제어 논문집
2016.10
학술대회자료
표면 부착형 영구자석 동기전동기를 이용한 20kW급 전기자동차 파워트레인 개발
박성환
,
손종열
,
이영일
대한전기학회 학술대회 논문집
2016.10
학술대회자료
전기자동차용 표면 부착형 영구자석 동기 전동기의 토크제어를 위한 유한 제어 요소 모델 예측제어(FCS-MPC) 기법
박성환
,
이영일
제어로봇시스템학회 논문지
2016.06
학술저널
전기자동차를 위한 표면부착형 영구자속 동기전동기 유한 제어요소 모델 예측(FCS-MPC) 토크제어 기법
박성환
,
이영일
제어로봇시스템학회 국내학술대회 논문집
2016.03
학술대회자료
20kW급 전기자동차 파워트레인 개발 및 영구자석 동기전동기를 위한 모델예측 토크제어에 관한 연구
박성환
2016.01
학위논문
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본 논문에서는 표면 부착형 영구자석 동기전동기(SPMSM)를 이용한 20kW급 전기자동차 파워트레인 개발에 대해 기술한다. 10kW급 표면 부착형 영구자석 동기전동기(SPMSM) 2개를 사용하고 이를 구동하기 위하여 IGBT를 이용한 2레벨 인버터 시스템을 구성하였다. 모터 토크제어를 위해서 빠른 연산이 가능하며 부동소수점 연산을 지원하는 DSP TMS320F28335 프로세서 모듈을 사용하여, 2개의 모터를 한 번에 제어하는 제어보드를 구성하고 PI 제어기반의 토크제어를 구현하였다. 인버터 방열을 위해 수·냉식 방열판, 수·냉 펌프 그리고 라디에이터를 이용하여 냉각 시스템을 구축 하였다.
3.2V 10Ah 리튬인산철 배터리 셀 128개를 직병렬로 연결하고 상용 BMS(Battery Management System)를 사용하여 100V 40A의 배터리 팩을 구성하였다. 또한 배터리 충전을 위해 가정용 전원 220V(AC)를 입력으로 받아 100V(DC), 18A를 출력으로 내주는 on board charger를 이용하였다. 개발된 파워트레인을 실험용 차체에 적용하여 가속능력, 최대 속력 그리고 최대 주행거리를 이론적으로 산출해보고 실험으로 검증하였다.
본 논문에서는 속도에 따라 달라지는 모터의 파라미터를 고려하여 PMSM의 토크 제어를 위한 유한 제어요소 모델예측 제어(FCS-MPC)기법을 제안한다. PMSM의 상태 오차인 고정자 d축과 q축 전류 오차 성분을 비용함수로 정의 하여 사용한다. 그리고 각 상태 간의 상호작용 성분을 고려한 비중행렬의 최적화된 값을 찾기 위해 Linear Matrix Inequality(LMI)를 이용한다. 출력전압 벡터가 선택된 후 과도한 토크 리플을 최소화하기 위해 출력전압 벡터의 인가시간을 최적화하여 사용하였다. 또한, 실재 시스템에서 발생할 수 있는 정상상태 오차를 제거하기 위해 적분기를 추가하였다. 마지막으로 시뮬레이션과 실험을 통해 제안한 알고리즘의 성능을 검증하였다.
3.2V 10Ah 리튬인산철 배터리 셀 128개를 직병렬로 연결하고 상용 BMS(Battery Management System)를 사용하여 100V 40A의 배터리 팩을 구성하였다. 또한 배터리 충전을 위해 가정용 전원 220V(AC)를 입력으로 받아 100V(DC), 18A를 출력으로 내주는 on board charger를 이용하였다. 개발된 파워트레인을 실험용 차체에 적용하여 가속능력, 최대 속력 그리고 최대 주행거리를 이론적으로 산출해보고 실험으로 검증하였다.
본 논문에서는 속도에 따라 달라지는 모터의 파라미터를 고려하여 PMSM의 토크 제어를 위한 유한 제어요소 모델예측 제어(FCS-MPC)기법을 제안한다. PMSM의 상태 오차인 고정자 d축과 q축 전류 오차 성분을 비용함수로 정의 하여 사용한다. 그리고 각 상태 간의 상호작용 성분을 고려한 비중행렬의 최적화된 값을 찾기 위해 Linear Matrix Inequality(LMI)를 이용한다. 출력전압 벡터가 선택된 후 과도한 토크 리플을 최소화하기 위해 출력전압 벡터의 인가시간을 최적화하여 사용하였다. 또한, 실재 시스템에서 발생할 수 있는 정상상태 오차를 제거하기 위해 적분기를 추가하였다. 마지막으로 시뮬레이션과 실험을 통해 제안한 알고리즘의 성능을 검증하였다.
목차
I. 서 론 11. 연구배경 및 목적 1II. 전기자동차 파워트레인 시스템 개발 41. 전기자동차 파워트레인 개요 42. 2레벨 인버터 구성 53. 제어 알고리즘 구현 74. 배터리 팩 구성 및 운용 11III. 전기자동차의 성능 검증 141. 전기자동차 성능 분석 142. 가속도 테스트 163. 주행 거리 테스트 164. 최대 출력 & 최대 속력 테스트 19IV. 표면 부착형 영구자석 동기전동기 모델예측 제어기 설계 211. PMSM제어 시스템 모델 및 이산화 212. 비용함수 정의 243. LMI를 통한 최적의 비용함수 계산 244. 출력전압 벡터 적용시간의 최적화 265. 시간 지연 보상 286. 적분기 추가 287. 시뮬레이션 구성 및 결과 298. 실험장치 구성 및 결과 34V. 결론 및 고찰 42참고문헌 43영문초록(Abstract) 46
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