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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이동명
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 홍익대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수7
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본 논문에서는 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 이용하여 PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor) 사각 고조파 전압을 주입기법을 이용한 센서리스 전동기 제어기의 설계기법을 제안한다.
센서리스 제어의 경우 전동기의 회전자 위치의 추정 기법이 필요하다. 회전자의 실제 위치와 계산에 의한 위치 값의 오차가 크게 나게 되면 전동기가 정상작동하지 않는 현상이 발생하게 된다. 따라서, 본 논문에서는 회전자 위치를 추정하기 위하여 고조파 전압을 인가하여 회전자 초기 위치 각도를 오차율이 낮은 상태로 추정하여 SVPWM(Space Vector PWM)의 변조방식을 통하여 IGBT 게이트 신호를 제어하여 한다.
사용한 제어기 설계는 주로 DSP를 사용되어 왔다. DSP는 수직 연산을 기반으로 하고 있지만 FPGA는 병렬 연산 처리를 하는 시스템을 갖고 있어 보다 빠른 연산을 할 수 있다. 그리고 인해 스위치 소자의 스위칭 속도를 빠르게 할 수 있으며 이를 통해 센서리스 모터 제어 시스템에 적용 할 수 있다.
사각 고조파 전압 주입 센서리스 모터 제어 기법은 MATLAB/ SIMULINK로 동작을 검증을 확인하고, 이를 통하여 FPGA로 설계한 제어기는 실시간 시뮬레이터 OP4510와 RT-LAB을 연동하여 HILS(Hardware In the Loop simulation)을 통해 검증한다.
센서리스 제어의 경우 전동기의 회전자 위치의 추정 기법이 필요하다. 회전자의 실제 위치와 계산에 의한 위치 값의 오차가 크게 나게 되면 전동기가 정상작동하지 않는 현상이 발생하게 된다. 따라서, 본 논문에서는 회전자 위치를 추정하기 위하여 고조파 전압을 인가하여 회전자 초기 위치 각도를 오차율이 낮은 상태로 추정하여 SVPWM(Space Vector PWM)의 변조방식을 통하여 IGBT 게이트 신호를 제어하여 한다.
사용한 제어기 설계는 주로 DSP를 사용되어 왔다. DSP는 수직 연산을 기반으로 하고 있지만 FPGA는 병렬 연산 처리를 하는 시스템을 갖고 있어 보다 빠른 연산을 할 수 있다. 그리고 인해 스위치 소자의 스위칭 속도를 빠르게 할 수 있으며 이를 통해 센서리스 모터 제어 시스템에 적용 할 수 있다.
사각 고조파 전압 주입 센서리스 모터 제어 기법은 MATLAB/ SIMULINK로 동작을 검증을 확인하고, 이를 통하여 FPGA로 설계한 제어기는 실시간 시뮬레이터 OP4510와 RT-LAB을 연동하여 HILS(Hardware In the Loop simulation)을 통해 검증한다.
목차
국문요약 ⅰ그림차례 ⅳ제 1 장 서 론 11.1 연구배경 및 목적 11.2 논문 구성 3제 2 장 영구자석 동기 전동기 42.1 영구자석 동기 전동기의 구분 42.2 PMSM의 수학적 모델링과 등가회로 5가. IPMSM 5나. SPMSM 82.3 PMSM 제어 시스템 9가. d-q 변환 10나. 속도 제어기 12다. 전류 제어기 13라. SVPWM 142.4 사각 고조파 전압 주입 기법 15제 3 장 사각 고조파 주입 센서리스 시뮬레이션 구성 183.1 제어기 구현 193.2 회전자 위치 추정 223.3 PMSM 모델링 25제 4 장 FPGA와 HILS 264.1 HILS 264.2 FPGA 29제 5 장 실 험 305.1 FPGA 제어기 구성 305.2 실험 구성 335.3 실험 결과 35제 6 장 결 론 41참 고 문 헌 42ABSTRACT 45
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