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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 원충연
- 발행연도
- 2019
- 저작권
- 성균관대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수32
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현재 다양한 모터설계 및 제어나 구동용 인버터 시스템 분야에서 고속 스위칭 가능한 Wide-Band Gap 소자 사용으로 효율을 증대시키고 있다. 하지만 고속 스위칭 시 모터 구동용 인버터 시스템의 공통모드전압으로 인한 전도성 노이즈는 개선이 되지만 공통모드전압의 급격한 변동으로 인한 ‘partial discharge’ 현상으로 모터의 기생성분에 누설전류 발생으로 인한 손상 문제가 발생하게 된다. 모델 예측제어기법은 PI 제어기를 사용하지 않고 따로 전압변조기법을 사용하지 않기 때문에 시스템의 동특성 개선과 스위칭 손실 저감을 할 수 있는 장점을 갖고 있습니다. 하지만 모델 예측제어기법은 이산신호를 사용하여 제어 주기에 맞춰 고속스위칭이 가능하므로, 인버터 시스템의 공통모드전압의 ‘partial discharge’ 영향을 더 염두 해야 한다. 기존에 여러 PWM 기법들을 모델 예측제어기법에 적용하여 공통모드전압을 저감하는 방안으로 고려하여 그로 인해 발생하는 전류 THD 문제점을 개선하는 방안으로 연구 하였다.
모터 구동용 시스템은 H8 인버터 시스템을 사용하였고 알고리즘은 FCS-MPC기법에 제안하는 스위칭 패턴을 구현하여 적용하였다. 기존 사례에서는 높은 공통모드 전압을 갖는 영 전압 벡터를 제거하는 방안이 제안되어 왔지만 데드타임 구간에서의 예기치 못한 전압을 제거하지 못하고 벡터에 자유도가 많이 떨어지는 경우가 생겨 전류THD의 문제점도 발생하게 된다. 제안하는 스위칭 패턴은 데드 타임 구간에서의 예기치 못한 공통모드전압을 제거해주고 H8인버터를 사용하여 영 전압벡터 인가 시에 낮은 공통모드전압을 갖도록 구성하였다. 그러므로 벡터의 자유성을 높여 전류 THD를 개선하에 공통모드전압을 저감할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 영 전압벡터 사용 시 공통모드전압이 저감되는 것과 3상 전류 d-q 전류 THD 개선 사항을 기존 사례와 비교하여 제안하였다.
모터 구동용 시스템은 H8 인버터 시스템을 사용하였고 알고리즘은 FCS-MPC기법에 제안하는 스위칭 패턴을 구현하여 적용하였다. 기존 사례에서는 높은 공통모드 전압을 갖는 영 전압 벡터를 제거하는 방안이 제안되어 왔지만 데드타임 구간에서의 예기치 못한 전압을 제거하지 못하고 벡터에 자유도가 많이 떨어지는 경우가 생겨 전류THD의 문제점도 발생하게 된다. 제안하는 스위칭 패턴은 데드 타임 구간에서의 예기치 못한 공통모드전압을 제거해주고 H8인버터를 사용하여 영 전압벡터 인가 시에 낮은 공통모드전압을 갖도록 구성하였다. 그러므로 벡터의 자유성을 높여 전류 THD를 개선하에 공통모드전압을 저감할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 영 전압벡터 사용 시 공통모드전압이 저감되는 것과 3상 전류 d-q 전류 THD 개선 사항을 기존 사례와 비교하여 제안하였다.
목차
제1장 서론 11.1. 연구목적과 연구방법론 11.2. 논문의 내용 및 구성 3제2장 영구자석 동기전동기의 수학적 모델링 및 벡터제어 42.1. 영구자석 동기전동기의 d-q축 모델링 42.1.1. 영구자석 동기전동기의 구조 및 특성 42.1.2. 영구자석 동기전동기의 수학적 모델링 62.1.3. 영구자석 동기전동기의 d-q축 전압방정식 112.1.4. 표면 부착형 영구자석 동기전동기의 d-q좌표계에서의 출력토크 132.2. 영구자석 동기전동기의 벡터제어 152.2.1. 영구자석 동기전동기의 순시 토크 제어 15제3장 PMSM의 전류제어 193.1. PI제어기를 이용한 PMSM 전류제어 203.2. 전압원 인버터에서의 FCS-MPC 기법 21제4장 모듈레이터 , FCS-MPC 기법 254.1. 전압원 인버터 254.2. PWM 전압원 인버터 264.2.1 삼각파 비교 변조 방식(SPWM) 294.2.2 공간 벡터 전압 변조 방식(Space Vector PWM) 314.3. 데드타임 31제5장 공통모드 전압 325.1. 공통모드전압 325.2 공통모드전압을 저감하기 위한 PWM 기법 사례 355.2.1 공통모드전압을 저감하기 위한 PWM 기법 사례 365.3. 공통모드전압을 저감하기 위한 FCS-MPC 기법 사례 415.3.1 대칭 전압벡터를 사용한 FCS-MPC 기법 415.3.2 인접한 벡터만 사용한 NSPWM 기반의 FCS-MPC 기법 425.3.3 H7 인버터시스템을 사용한 FCS-MPC 기법 43제6장 제안하는 FCS-MPC 기법 476.1 H8 인버터 시스템의 공통모드전압 476.2 H8 인버터 시스템을 이용한 FCS-MPC 공통모드전압 저감 기법 51제7장 시뮬레이션 55제8장 실험 618.1. 실험 하드웨어 618.2. 실험 소프트웨어 648.2.1 아날로그-디지털 변환기(ADC) 658.2.2 ePWM(Enhanced Pulse Width Modulation) 668.3. 실험 결과 67제9장 결론 76
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