단상 영구자석 동기전동기의 속도 가변형 비례공진전류제어에 관한 연구
A Study on Speed Variable Proportional Resonant Current Controller of Single-Phase PMSM
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초록
본 논문은 단상 영구자석 동기전동기의 속도 가변형 비례공진 전류제어 기법을 제안한다. 단상 영구자석 동기전동기는 전자기적 특성상 고정자 전류와 역기전력의 위상차에 따른 부토크 및 영토크가 발생하며 센서리스 운전 시 낮은 고정자 저항과 인덕턴스로 인해 과전류 제한이 필요하다. 이러한 조건하에서 전류제어를 위해 3상 교류 전동기에 사용되는 벡터 제어를 이용할경우, 좌표변환, 역좌표변환 및 가상의 dq축 성분을 생성하는 과정이 필요하다. 하지만, 단상 영구자석 동기전동기의 자기적 특성을 고려하여 제안한 속도 가변형 비례공진 전류제어 기법은 3상 교류 전동기에 사용되는 좌표변환 과정이 필요하지 않다. 본논문에서는 가변 비례공진 전류제어 기법을 이용하여 안정적인 기동 성능을 확인하며 일정 속도 도달 시 위치 센서 없이 단상영구자석 동기전동기의 수학적 모델 기반 센서리스 제어로 제안한 전류제어 기법의 효용성을 다수의 실험을 통해 검증하였다.
Abstract
This paper proposes a speed variable proportional resonant current control method for a single-phase permanentmagnet synchronous motor(PMSM). Due to the electromagnetic characteristics of a single-phase PMSM, negative andzero torques are generated in the part corresponding to the phase difference between the stator current and the backelectromotive force. In addition, overcurrent limitation is required because of the low stator resistance and inductance insensorless operation. When using the vector control for current control of single-phase PMSM under these conditions,processes of coordinate transformation, inverse coordinate transformation, and generation of virtual dq-axis componentsare required. However, the proposed variable speed proportional resonant current control method does not need thecoordinate transformation used for AC motors. In this paper, we have confirmed stable maneuverability by using variableproportional resonant current control algorithm, and proposed sensorless control based on a mathematical model of asingle-phase PMSM without a position sensor when reaching a constant speed. The usefulness of the current controlmethod was verified through several experiments.
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