매입형 영구자석 동기전동기 제어를 위한 고주파 신호 주입 센서리스기법의 분석

Abstract

본 논문은 매입형 영구자석 동기 전동기의 센서리스제어 기법 중에서 고주파 주입 기법의 신호처리 방법에 대한 차이점을 분석하여 향후 개선된 제어 기법을 개발하는데 기여하고자 한다. 고주파 전압 주입 방법은 전동기의 물리적 특성인 자기적 돌극성(Saliency)을 이용하여 회전자의 위치를 추정한다. 자기적 돌극성은 전동기의 물리적인 특성으로 속도에 무관하게 나타나기 때문에 영속과 저속에서도 좋은 성능을 보인다. 고주파 주입 기법은 주입하는 전압에 따라 정현파 전압을 주입하는 방법과 구형파를 주입하는 방법으로 구분된다. 정현파의 고주파 주입 기법은 주입된 전압에 의해 전동기에 유기된 고주파 성분 전류를 검출하여 회전자의 위치를 추정하는데, 신호처리 과정에서 저역 통과 필터(Low Pass Filter)가 사용되며, 필터의 낮은 대역폭으로 인해 제어기의 대역폭이 제한되어 제어 성능이 저감되는 단점이 있다. 이에 비해, 구형파 전압 주입 기법은 주입 전압의 주파수를 스위칭 주파수의 1/2까지 높일 수 있기 때문에 제어 대역폭이 높아져 제어 동특성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 본 논문에서는 구형파 전압을 주입하여 회전자 위치 추정 과정에서 저역 통과 필터가 사용되지 않아 제어 동특성이 개선되는 것을 수식적으로 확인하고 추정된 회전자 위치가 실제 회전자 위치와 같은지 시뮬레이션으로 검증한다.