부하각을 고려한 이중회전자 영구자석 동기전동기의 약자속 제어 해석

Q: 이 논문에서 정의한 약자속 제어란 무엇인가?

약자속 제어는 전동기의 고속 운전 시 역기전력 증가로 인한 전압 부족을 해소하기 위해 음의 방향으로 d축 전류를 증가시켜 회전자 영구자석에서 발생하는 자속을 상쇄시키는 제어 방식이다. 인버터에서 공급 가능한 최대 전압보다 전압 명령이 클 때 d축 자속을 줄여 전동기의 운전 범위를 확장한다.

Q: 이중회전자 영구자석 동기전동기의 약자속 제어 시 전압 제한 타원 중심점은 어떻게 변화하는가?

연구 결과, 이중회전자 영구자석 동기전동기(DR-PMSM)의 약자속 제어 시 전압 제한 타원의 중심점은 부하각에 따라 이동한다. 이는 외측 회전자의 자극편에 의한 변조 자속과 부하각의 영향을 고려해야 하기 때문이며, 부하 증가 시 전압 제한 타원의 중심점이 y축 상단으로 이동하여 운전 가능한 dq 전류 영역이 달라진다.

김진영; 김성훈; 조관열; 김학원; 이상민; 박찬배

doi:10.6113/TKPE.2024.29.3.184

학술저널 Full-text

저자정보: 김진영 (두원공조) 김성훈 (한국교통대) 조관열 (한국교통대) 김학원 (한국교통대) 이상민 (한국교통대) 박찬배 (한국교통대)

저널정보: 전력전자학회 전력전자학회논문지 전력전자학회 논문지 제29권 제3호

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The double rotor PM synchronous motor(DR-PMSM) has been studied to reduce the mechanical losses and maintenance of the mechanical speed reducers in a railway vehicle driving system. DR-PMSM consists of a non-contact magnetic gear with two rotors, PM rings, and three phase stator windings. The torque of DR-PMSM depends on the load angle between inner and outer rotors as well as the field flux and stator currents. The high-speed operating ranges of DR-PMSM can be extended by flux weakening control, such as the conventional three-phase PM synchronous motor. The available dq currents in the flux weakening mode are restricted by the current limit circle and the voltage limit ellipse. The center of the voltage limit ellipse for DR-PMSM is not fixed but shifts depending on the load angle, whereas that for the conventional single rotor PMSM is fixed. This study analyzes the operating point of dq currents for the given speeds and load torque under flux weakening mode of DR-PMSM. Additionally, the operating characteristics of flux weakening control are verified through Matlab/Simulink simulation and 1kW DR-PMSM experiment.

#Double rotor PM synchronous motor #Flux weakening control #Load angle #Magnetic geared motor

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분석 및 수행
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