일반기술

부과된 스위칭 주파수를 통한 전력 컨버터의 다이내믹 제어

한 공공 연구소에서 AC 전기 모터의 속도와 토크(torque)의 제어를 위한 새로운 알고리즘을 개발하고 시험하여, 전 세계적인 특허를 획득했다. 이 기술은 고동력을 요하는 장치들에 적용할 수 있으며, 까다로운 필터링과 음향 잡음, 그리고 전기 및 기계적 반향을 제거한다. 이 특허의 소유자는 라이센스를 통해 자신의 제품에 이 제어 프로세서를 사용할 의향이 있는 전기 모터 및 컨버터 제조업체들을 찾고 있는 중이다.이 공공 연구소에서는 AC 전기 모터의 속도와 토크(torque)의 제어를 위한 새로운 알고리즘을 개발하고 시험하여, 전 세계적인 특허를 획득했다. 이 특허 알고리즘은 대부분의 표준적인 디지털 제어 시스템으로 이식할 수 있다. 예를 들어, 연구실에서의 최초의 테스트는 TMS320C31과 33Mhz 클록을 이용하는 DSP/FPGA 보드를 갖춘 멀티레벨 드라이브를 대상으로 행해졌다. 메인 알고리즘은 20kHz에서 샘플링 되었으며, 알고리즘의 샘플링 타임 사이에 제어 신호를 발생시키기 위해 외부 타이머가 이용되었다. 2 레벨 드라이브의 요구조건은 이보다 훨씬 더 낮은 수준이다. 혁신적인 사항:표준 컨트롤러들은 보통의 모델링을 바탕으로 하며, 고정된 스위칭 주파수로 작동한다. 다이내믹 컨트롤러들은 동시 모델링을 바탕으로 함으로써 동적인 성능은 향상될 수 있지만, 스위칭 주파수가 가변화 됨으로써 다른 문제들(까다로운 필터링과 음향 잡음, 그리고 전기 및 기계적 반향)을 야기할 수도 있다. 스위칭 주파수는 기계에 적용되는 기계적 제약 요소들의 주파수를 결정한다. 이 독특한 알고리즘을 통해 스위칭 주파수를 변경할 수 있으며, 각 모터에 기계적 진동과 음향 잡음을 덜 발생시키는 주파수를 선택할 수 있다. 주요 장점:- 반향의 제거를 통한, 음향 잡음과 기계적 진동의 감소 : 기계적 진동은 노화에 커다란 영향을 미치며, 음향 잡음은, 사람이 있는 경우에는 언제나 제한되어야 한다(특히 최대 하모닉스가 표준형 DTC 전략의 수준인 약 1 kHz일 때). 흡수성 소재들을 통해 보호물을 추가함으로써, 기존 시스템에 대한 이와 같은 제약 요소들을 감소시킬 수도 있지만, 이를 위해서는 높은 비용이 요구될 수도 있다. 반면에, 제어 알고리즘을 변경할 경우, 매우 비용 효율적인 솔루션이 되며, 하드웨어를 변경할 필요도 없게 된다. - 히스테리시스 손실(hysteresis losses) (기계 및 필터)과 스위칭 손실(반도체)의 감소 : 히스테리시스 손실 및 스위칭 손실은 방산되어야 할 열을 발생시키며, 시스템의 전반적인 효율성을 떨어뜨린다. 또한, 열은 노화를 초래하는 중요한 원인이 된다. 이러한 원인들의 간접적인 결과로 인해 비용이 증가하게 된다.