과변조 영역에서 전류제어를 갖는 영구자석형 동기전동기의 속도제어

Abstract

PMSM은 비싼 단가에도 불구하고 높은 효율, 우수한 기동토크, 높은 전력밀도로 인해 여러 산업현장에 사용되고 있다. 주로 모터 구동을 위해서 펄스폭 변조형 전압원 인버터가 사용된다. 전압원 인버터로 부터 전압의 주파수와 크기를 변화시켜 모터를 제어하게 된다. 그러나 전압원 인버터의 링크전압으로 인해 전압 제한 조건을 갖게되고, 모터의 열문제로 인해 전류제한도 가지게 된다. 이 중에서 전압제한까지 최대한 활용하게 하는 것이 과변조이다. 과변조 영역은 선형 변조구간과 달리 제어특성이 좋지 않다. 그 이유로는 과변조로 인해 발생한 전압 리플로 부터 생성된 전류리플, 인버터 전압 제한으로 인한 비선형성이 대표적인 이유이다. 전류리플은 전류제어의 성능을 저하시키는 요인이되고, 인버터의 전압 제한으로 인한 비선형성은 전압 제한 근처에서 전류제어기의 성능을 저하시키게 된다. 모터의 높은 효율과 좋은 제어성능을 얻기위해 전류제어를 하게 되는데, 과변조 영역에서의 전류제어를 위해 six-step 영역까지 안정적인 동작을 하도록 보장하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 기존에 제안된 방법에서 전류제어를 하면서 six-step operation까지 모터를 구동할 경우 발생하는 문제점에 대해 해석하고, 기존에 제시된 two-mode overmodulation로부터 전류 제어까지 고려한 과변조 방식을 제시한다. 제시된 방법을 간단한 anti-windup형태로 바꿔서 표현을 해보고, 제안된 방법은 시뮬레이션과 실험을 통해 검증하였다.