표제지
목차
제1장 서론 11
1.1. 연구 배경 11
1.2. 연구의 내용 13
제2장 전동 컴프레서와 PMSM의 구조 및 특성 16
2.1. 전동 컴프레서의 구조 및 특성 18
2.2. PMSM의 구조 및 특성 20
2.3. IPMSM의 수학적 모델 22
2.3.1. IPMSM의 3상 좌표계 a-b-c 축 모델링 22
2.3.2. 좌표변환 28
2.3.3. IPMSM의 동기 좌표계 d-q 축 모델링 30
제3장 IPMSM의 센서리스 제어 방식 34
3.1. IPMSM의 확장 역기전력 센서리스 제어 방식 35
3.2. IPMSM의 기동 시 센서리스 제어 방식 38
3.2.1. 고주파 주입 센서리스 제어 방식 38
3.2.2. I-F 기동 방식 45
제4장 3-션트 저항을 이용한 3상 전압원 인버터 48
4.1. 3-션트 저항을 이용한 3상 전압원 인버터의 구성 49
4.2. 3-션트 저항을 이용한 3상 전압원 인버터의 문제점 52
제5장 전동 컴프레서의 제어 방식 56
5.1. 기존 전동 컴프레서의 센서리스 제어 방식 56
5.2. 기존 전동 컴프레서의 기동 시 소음 및 진동 원인 57
5.2.1. 기존 전동 컴프레서의 위치 정렬 시 소음 및 진동 원인 57
5.2.2. 기존 전동 컴프레서의 오픈 루프 기동 시 소음 및 진동 원인 58
5.2.3. 기존 전동 컴프레서의 센서리스 제어 전환 시 소음 및 진동 원인 60
제6장 제안한 전동 컴프레서의 기동 시 소음 및 진동 저감 제어 방법 62
6.1. 제안한 전동 컴프레서의 기동 시 소음 및 진동 저감 전략 62
6.2. 제안한 전동 컴프레서의 기동 시 소음 및 진동 저감 제어 65
6.3. 제안한 전동 컴프레서의 전환 시 소음 및 진동 저감 제어 68
제7장 제안한 3-션트 저항을 이용한 3상 전압원 인버터의 전류 복원 방법 73
제8장 실험 결과 78
8.1. 전동 컴프레서의 기동 시 실험 결과 비교 80
8.2. 전동 컴프레서의 전환 시 실험 결과 비교 84
8.3. 전동 컴프레서의 전체 구간 실험 결과 비교 90
8.4. 제안한 전류 복원 방법 실험 결과 93
제9장 결론 97
참고문헌 99
Abstract 107
표 3.1. IPMSM의 속도에 따른 센서리스 제어 방식 34
표 8.1. IPMSM의 파라미터 80
표 8.2. 각 구간별 소음 및 진동 측정값 92
표 8.3. R-L 부하의 사양 93
그림 2.1. 자동차용 에어컨 시스템 구조 (a) 기계식 구동 컴프레서, (b) 전동식 구동 컴프레서 16
그림 2.2. 스크롤 압축기의 구조 (a) 평면도, (b) 단면도 18
그림 2.3. 스크롤 압축기의 압축 과정 (a) 0[rad] (b) 2π/3[rad] (c) 4π/3[rad] (d) 2π[rad] 19
그림 2.4. SPMSM과 IPMSM의 구조 21
그림 2.5. IPMSM의 3상 좌표계 등가 모델 22
그림 2.6. 회전자 위치에 따른 a상 자기 인덕턴스 24
그림 2.7. 회전자 위치에 따른 a-b상 상호 인덕턴스 25
그림 2.8. 회전자 위치에 따른 a상 쇄교자속 26
그림 2.9. 3상 좌표계와 직교 좌표계 28
그림 2.10. IPMSM의 d-q 축 등가 회로 (a) d축 등가회로 (b) q축 등가회로 32
그림 3.1. 측정 좌표계를 이용한 고주파 d축 주입 방식 39
그림 3.2. 측정 좌표계 상의 전류 측정 42
그림 3.3. 션트 저항을 이용한 3상 인버터의 측정 좌표계 상의 전류 측정 44
그림 3.4. d축 전류 인가 I-F 기동 방식 (a) d축 정격 전류 인가, (b) 전류 벡터 회전, (c) 회전자의 동기 기동 46
그림 3.5. I-F 기동시 부하 상태에 따른 전류 벡터 (a) 경 부하 상태, (b) 중 부하 상태 46
그림 4.1. 3-션트 저항을 이용한 3상 전압원 인버터와 IPMSM 50
그림 4.2. 3-션트 저항을 이용한 3상 전압원 인버터의 전류 감지 방법 50
그림 4.3. 실제 상 전류와 감지된 전류의 관계 51
그림 4.4. 션트 저항에서 전류 감지를 위한 최소 요구 시간 52
그림 4.5. 스위칭 패턴과 션트 저항으로 감지된 전류 (a) 3상의 전류 감지 가능, (b) 2상의 전류 감지 가능, (c) 1상의 전류 감지 가능 53
그림 5.1. 기존의 I-F 오픈루프 기동 방식 56
그림 5.2. 회전자 위치 정렬 과정 (a) 위치 정렬 전 (b) 위치 정렬 후 58
그림 5.3. 기존 제어 방식의 기동 구간 59
그림 5.4. 센서리스 제어 전환 시 속도 및 토크 특성 60
그림 5.5. 기존 제어 방식의 전환 구간 61
그림 6.1. 제안한 IF 기동 방식의 기본 구조 62
그림 6.2. 고주파 주입을 통한 회전자 초기 위치 추정 63
그림 6.3. 제안한 소음 진동 저감을 위한 순시 토크 보상 방식 66
그림 6.4. 제안한 기동 방식 블록다이어그램 67
그림 6.5. 제안한 센서리스 전환의 전환 순서도 68
그림 6.6. 속도 제어기에 의해 생성된 지령 전류와 동기화 (a) 동기화 이전 (b) 동기화 이후 69
그림 6.7. 센서리스 추정 전류 및 각도 동기화 과정 (a) 동기화 이전 (b) 동기화 이후 70
그림 6.8. 전환 시 제안한 토크 보상 블록다이어그램 71
그림 7.1. 스위칭 시간에 따른, 전압과 전류의 관계 73
그림 7.2. 제안한 방식의 구현 방법 75
그림 8.1. HVAC 시스템 구성 78
그림 8.2. 실험 환경 79
그림 8.3. 기존 제어 방식의 위치 정렬 시 소음 및 진동 특성 80
그림 8.4. 제안한 제어 방식의 초기 위치 추정 시 소음 및 진동 특성 81
그림 8.5. 기존 제어방식의 기동 시 소음 및 진동 특성 82
그림 8.6. 제안한 제어방식의 기동 시 소음 및 진동 특성 83
그림 8.7. 기존 제어방식의 전환 시 소음 및 진동 특성 (a) d축 전류 (b) q축 전류 84
그림 8.8. 제안한 제어방식의 전환 시 소음 및 진동 특성(I-F+속도 제어기) (a) d축 전류 (b) q축 전류 86
그림 8.9. 제안한 제어방식의 센서리스 제어 전환 시 소음 및 진동 특성 (a) d축 전류 (b) q축 전류 88
그림 8.10. 기존 제어 방식의 진동과 소음 특성 90
그림 8.11. 제안한 제어 방식의 진동과 소음 특성 91
그림 8.12. R-L 부하 실험 결과 (a) 전류 복원 알고리즘 미적용 (b) 제안한 전류 복원 알고리즘 적용 93
그림 8.13. HVAC 시스템에서의 실험 결과 (DC-Link : 25VDC)[이미지참조] 95