일반기술

순시무효전력을 이용한 영구자석 동기전동기의 센서리스 제어방법

동기전동기는 회전자의 동손에 의한 발열이 없어 높은 신뢰성을 갖고 있으며, 고정된 전기자 철심의 철손과 전기자 권선의 동손에 의한 발열만이 존재하므로, 단위 무게당 토크비율 및 효율이 다른 전동기에 비해 높다는 장점이 있다. 그러나 영구자석 동기전동기는 회전자에 부착된 영구자석으로부터 자속을 공급받기 때문에 이를 제어하기 위해서는 항상 회전자의 정확한 위치를 알아야 하므로, resolver, absolute encoder, 홀소자 등의 자기센서를 이용한 전자식 위치검출기가 필요한데, 이러한 위치검출기는 고가이며, 복잡한 하드웨어가 제어기에 구성되어야 하는 문제점이 있다. 또한 위치검출기에 사용되는 센서는 진동 및 습도 등의 주위 환경에 의해 영향을 받으며, 센서를 전동기 축에 장착하여야 하기 때문에 전동기의 크기 증대 및 가공성의 저하와 같은 구조적 문제점이 있다. 본 기술은 이와같은 문제점을 해결하기 위해 전동기의 속도추정을 위해 전동기의 전압방정식과 순시 무효전력만을 사용함으로써 기계적 방정식의 오차 및 오류에 영향을 받지 않고 전동기의 안정적 구동을 수행하는 순시무효전력을 이용한 영구자석 동기전동기의 센서리스 제어방법이다. 본 기술은 고정자 저항, 인덕턴스, 역기전력 상수, 선전류, 전압 등의 초기 입력을 받고, 초기입력값과 전압방정식에 기초하여 추정전류와 추정 회전자 속도를 산출한 후 실제 무효전력과 추정무효전력 사이의 오차를 산출하고 이 오차가 0으로 되게하는 보상값을 설정한다. 그리고 다시 설정된 보상값을 바탕으로 실제 무효전력과 추정무효전력이 0이 되도록 피드백하고, 동기전동기의 추정속도 및 추정위치를 결정하여 동기전동기를 제어하는 순서로 구성되는 기술이다.영구자석 동기전동기는 전기 대신 자석의 힘으로 전동기를 회전시키는 시스템으로 유도전동기에 비해 전력효율이 높고 소음과 진동이 적어 차세대 엘리베이터 기술로 각광받고 있다.본 기술은 전동기의 속도추정을 위해 전동기의 전압방정식과 순시 무효전력만을 사용함으로써 기계적 방정식의 오차 및 오류에 영향을 받지 않고 영구자석 동기전동기를 센서없이 안정적으로 제어할 수 있는 점을 특징으로 한다.동기전동기의 생산단가를 저하시키는 효과가 있으며, 기계적 방정식에서 발생하는 메카니즘 오류를 방지할 수 있는 효과가 있다.