승압 동작을 위한 역방향 매트릭스 컨버터의 설계 및 스위치 개방사고 진단 기법

Abstract

본 논문은 승압 동작을 위한 역방향 매트릭스 컨버터를 개발하고 이의 제어 기법에 대하여 제안한다. 일반적인 매트릭스 컨버터의 전압 전달률은 0.866의 한계를 가지므로 전원 전압이 부하 전압보다 낮은 분야의 적용에 부적합하다. 제안하는 역방향 매트릭스 컨버터는 기존 회로의 추가적인 소자 없이 승압 기능을 갖는 매트릭스 컨버터 토폴로지로 쉽게 구현할 수 있다. 벡터제어를 통해 컨버터를 제어하며 정상상태에서 정현적인 입/출력 전류파형을 얻을 수 있다. 본 논문에서는 영구자석 동기전동기 구동을 위한 역방향 매트릭스 컨버터 시스템을 구현하고 이에 대하여 설명한다. 또한, 컨버터의 정류단 스위치의 개방사고가 발생하였을 경우 사고를 감지하고 사고 후에도 지령과 가장 유사한 출력을 내기 위한 허용제어 기법을 제안한다. 개방사고가 발생하면 컨버터 전류의 왜곡뿐만 아니라 시스템의 리플이 증가시키므로 시스템의 신뢰성 향상을 위해 허용제어가 필수적이다. 제안하는 기법은 고장이 나지 않은 스위치들로 적절한 스위칭 상태를 구성하여 제어한다. 시뮬레이션과 실험결과를 통해 제안하는 시스템의 성능을 검증한다.