매입형 영구자석 동기 전동기 모의를 위한 가변 인덕터의 설계 및 시스템 제어

Abstract

초 록

본 논문에서는 하이브리드/전기 자동차의 견인용 전동기로 널리 쓰이는 매입형 영구자석 동기 전동기를 실시간으로, 실제 전력 상황에서 모의하는 능동형 부하 모의 장치(Active Load Emulator, ALE)의 기존 구조와 그 구동 방식 및 한계점에 대하여 분석한다. 다음으로, 기존 ALE의 한계점을 극복할 수 있는 가변 인덕터를 활용한 새로운 구조의 ALE를 제안하고, 그의 구동 원리를 테브난 등가회로(Thevenin Equivalent Circuit)를 통해 수식적으로 해석한다. 또한, 새로운 ALE 구조의 핵심인 단상 가변 인덕터의 설계 기준 및 이를 이용한 동적 인덕턴스의 제어 원리를 제시한다. 단상 가변 인덕터는 인덕터의 2차 권선에 인가(Bias) 전류를 흘려주어 1차 권선에서 보이는 동적 인덕턴스를 제어할 수 있도록 만든 인덕터를 지칭한다. 제안된 ALE에 대한 검증 절차는 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 진행하였고, 실제 물리적 지표를 반영하기 위해, 모의하고자 하는 전동기와 새로 설계한 단상 가변 인덕터의 물리적인 제정수에 대하여 유한요소법(Finite Element Method)을 실행하였고, 그 결과를 시뮬레이션에 반영하였다. 최종적으로, 실제 전동기를 구동할 때와, ALE를 구동할 때의 여러 특성들을 그래프화 하여 논문에 도시하였다.

주요어 : Active Load Emulator, 단상 가변 인덕터, 동적 인덕턴스, 테브난 등가회로, Finite Element Method, 참조표(Look-up Table)

학 번 : 2015-20973