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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이준석
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 단국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수16
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최근 국내 철도 차량의 견인전동기로써 영구자석형 동기 전동기에 대한 관심이 급증하고 있다. 이로 인해 철도 차량 시스템에 맞추어 영구자석형 동기 전동기를 구동하기위한 제어 방법에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 특히, 직류 가선 구간을 주행하는 국내 철도 차량은 대부분 전압형 인버터로 견인전동기를 구동하는 방식으로 구성되어있다. 직류전압은 변전소의 12-펄스 다이오드 정류기를 통해 1,500[V]를 입력 받으며, 인버터 입력 측에 발생하는 고주파 전류를 방지하고 고조파 기준을 충족시키기 위해 LC-필터로 구성되어있다. 이로 인해 인버터의 입력 측은 부 저항 특성과 함께 LC-필터의 공진 주파수로 변동된다. 이러한 이유로 입력 측에 발생하는 공진을 억제하여 안정적으로 전동기를 구동하기 위한 인버터의 댐핑 제어는 필수적이다. 본 연구에서는 LC-필터에 의해 발생하는 공진을 억제하기 위해 부 저항 특성을 갖는 시스템을 입력 전압의 맥동 성분만을 이용한 토크 지령 보상을 통해 정 저항 시스템으로 바꾸어 문제점을 해결한다. 제안하는 방법은 철도 차량에서 사용되는 222kW급 동기 전동기 및 12-펄스 다이오드 정류기를 포함한 시뮬레이션 및 실험을 통해 검증한다. Matlab과 PSIM tool을 이용하여 제어 시스템에 대한 안정도를 분석하고 전 속도 영역에서 제어 성능을 검증한다. 실험은 실제 철도 차량에서 사용되는 전압형 인버터, 견인 전동기, 관성 부하, LC-필터로 구성된 시험 환경에서 진행한다. 최종적으로 시뮬레이션 및 실험 결과를 분석하여 제안하는 댐핑 제어를 적용한 제어 시스템의 강인함과 우수성을 입증한다.
목차
Ⅰ. 서론 11.1 연구 배경 및 필요성 11.2 연구 목적 및 내용 3Ⅱ. 영구자석 동기전동기와 제어 기법 42.1 영구자석 동기전동기의 분류 42.2 영구자석 동기전동기의 모델링 72.2.1 영구자석 동기전동기의 3상 좌표계 모델 72.2.2 영구자석 동기전동기의 정지 좌표계 모델 132.2.3 영구자석 동기전동기의 회전자 동기 좌표계 모델 142.3 영구자석 동기전동기의 벡터 제어 182.3.1 영구자석 동기전동기의 토크 182.3.2 매입형 영구자석 동기전동기의 MTPA 제어 기법 192.4 과변조 제어 기법 242.4.1 정적 과변조 기법 262.4.2 동적 과변조 기법 262.4.3 반송파 기반 단일모드 과변조 기법 29Ⅲ. 직류 가선 안정화를 위한 능동 댐핑 제어 기법 313.1 LC-필터가 적용된 직류 가선에서의 댐핑 부족 현상 313.2 기존의 연구 413.2.1 전류 지령 보상을 통한 능동 댐핑 제어 기법 [8]-[13] 413.2.2 전압 지령 보상을 통한 능동 댐핑 제어 기법 [14]-[16] 453.2.3 가상의 정 저항 개념을 이용한 능동 댐핑 제어 기법 [18]-[19] 483.3 제안하는 능동 댐핑 제어 기법 533.3.1 지령 토크 보상을 통한 능동 댐핑 제어 기법 533.3.2 DC-link 전압의 맥동 성분 추출 기법 56Ⅳ. 시뮬레이션 624.1 시뮬레이션 구성 624.2 댐핑 제어가 적용되지 않은 경우의 시뮬레이션 결과 분석 664.3 제안한 능동 댐핑 제어가 적용된 경우의 시뮬레이션 결과 분석 69Ⅴ. 실 험 775.1 실험환경 775.2 제안한 능동 댐핑 제어 기법의 성능 분석 815.3 철도 차량을 이용한 능동 댐핑 제어 기법의 성능 분석 87Ⅵ. 결 론 93참고문헌 94Abstract 96
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