영구자석 동기 전동기의 전류 제어 동특성 향상에 대한 연구

Abstract

본 논문은 영구자석 동기 전동기의 빠른 전류 제어 기법을 제안한다. 3상 전압형 인버터에 의한 전동기 구동의 분야에서 가장 널리 사용되고 있는 동기 좌표계 비례-적분 제어기(Synchronous Frame PI Current Regulator)는 정상상태에서 우수한 제어 성능을 가진다. 하지만 전압 제한의 비선형성에 대한 고려가 부족하여 전압이 부족한 상황에서는 타 고급 제어 기법에 비해서 전류 제어의 과도 응답성이 성능이 떨어진다. 이를 개선하기 위한 많은 연구가 있었지만 제어 기법이 복잡해지는 것에 비하여 성능의 향상은 미미했다. 제안된 제어 기법은 전압이 부족한 과도 상태에서 기존 전류 제어기의 지령을 수정하여 전류가 최적 제어 기법에 의하여 증명된 시간 최적(Time Optimal)의 경로와 비슷한 경로를 그리도록 제어하는 방법이다. 제안된 방법은 전류 제어기의 앞 단에 과도 지령 수정기를 추가하여 간단히 구현되며, 기존의 제어기법과 비교하여 월등한 성능을 보인다. 또한 정토크 영역뿐만 아니라 약자속 영역까지 적용되어 넓은 구간에서 전류 제어 동특성을 향상시킬 수 있어서 적용 가능한 분야가 많다. 제안된 방법의 유효성을 증명하기 위하여 다양한 운전 조건을 설계하여 모의 실험 및 실험을 수행하고 그 결과를 분석하였다.