표제지
목차
ABSTRACT 10
제1장 서론 12
제1절 연구배경 및 동향 12
제2절 연구목적 및 내용 19
제3절 논문의 구성 21
제2장 모델예측제어 22
제1절 동작원리 22
제3장 계통 연계형 단상 시스템의 듀티비 기반 모델예측제어 24
제1절 단상 시스템 모델링 24
제2절 제안하는 듀티비 기반 모델예측제어 29
제3절 안정도 분석 및 성능 평가 34
1. 제안하는 듀티비 기반 모델예측제어의 안정도 분석 34
2. 필터 모델 오차에 의한 안정도 및 성능 평가 38
제4절 전류지령 예측 제어기 41
1. 반복제어기를 이용한 전류지령 예측 제어기의 설계 41
2. 예측 제어기의 안정도 평가 47
제4장 3상 시스템의 듀티비 기반 모델예측제어 49
제1절 동기좌표계에서 3상 시스템의 모델링 49
제2절 전동기의 고속 운전에서 예측 오차 해석과 보상 54
1. 역기전력 오차 54
2. 동기좌표계에서 듀티비 오차 56
제5장 모의실험 및 실험 결과 58
제1절 모의실험 58
1. 단상 시스템에서 인덕터 모델 오차에 따른 성능 및 안정도 평가 58
2. 전류지령 예측 동작 적용 여부에 따른 제어 성능 비교 64
3. 반복제어기 이득에 따른 안정도 평가 67
4. 전류 제어 방법에 따른 제어 성능 비교 71
5. 동기전동기의 고속운전에서 제안하는 모델예측제어 적용 77
제2절 실험 결과 82
1. 전류지령 예측 성능비교 84
2. 제안하는 모델예측제어의 과도응답 실험 85
3. 제안하는 모델예측제어의 무효전력 보상 실험 88
4. 동기전동기에서 제안하는 모델예측제어의 성능 시험 89
제6장 결론 96
참고문헌 98
국문초록 109
〈표 1-1〉 변조기가 적용된 모델예측제어 비교 18
〈표 3-1〉 계통 연계형 인버터의 LCL 필터 제정수 27
〈표 5-1〉 능동 전력 필터 및 부하 제정수 59
〈표 5-2〉 3상 구동 시스템 및 영구자석형 동기전동기 제정수 78
〈그림 1-1〉 모델예측제어의 분류 14
〈그림 2-1〉 이상적인 모델예측제어의 동작 순서 23
〈그림 3-1〉 단상 계통연계형 HERIC 컨버터의 구조 24
〈그림 3-2〉 계통 연계형 인버터의 LCL 필터 구조 25
〈그림 3-3〉 LCL 필터와 근사 모델의 주파수 응답 특성 비교 28
〈그림 3-4〉 출력 듀티비에 따른 비용함수의 궤적 32
〈그림 3-5〉 제안하는 듀티비 기반 모델예측제어의 블록 다이어그램 34
〈그림 3-6〉 듀티비 기반 모델예측제어의 개루프 전달함수의 주파수 응답 36
〈그림 3-7〉 듀티비 기반 모델예측제어의 폐루프 전달함수 주파수 응답과 ac sweep 모의실험 결과 37
〈그림 3-8〉 인덕터 모델 차이에 의한 폐루프 전달함수의 근궤적 39
〈그림 3-9〉 능동 전력 필터의 전류지령 합성을 위한 외각 제어기 구조 41
〈그림 3-10〉 반복제어기 보상 방법을 적용한 능동 전력 필터의 외각 제어기 (a) 외각 제어기의 구조, (b) 반복제어기 보상을 통한 고조파 예측 제어기 44
〈그림 3-11〉 반복제어기 안정도 평가를 위한 블록 다이어그램 47
〈그림 3-12〉 반복제어기 안정도 평가를 위한 블록 다이어그램 48
〈그림 4-1〉 3상 시스템 등가 모델 49
〈그림 4-2〉 한 제어주기동안 역기전력 벡터의 회전 54
〈그림 4-3〉 동기좌표계 시점에 따른 듀티비 벡터 56
〈그림 5-1〉 제안하는 모델예측제어를 적용한 능동 전력 필터 모의실험 환경 59
〈그림 5-2〉 인덕터 모델 오차에 따른 능동 전력 필터의 출력 전류 비교 파형 (a) kL = 0.3, (b) kL = 0.5, (c) kL = 0.8, (d) kL = 1, (e) kL = 1.2,...[이미지참조] 63
〈그림 5-3〉 반복제어기를 이용한 전류 예측 동작에 따른 출력 전류 및 계통 전류 파형 비교... 66
〈그림 5-4〉 반복제어기 이득 krc에 따른 성능 및 안정도 비교 파형 (a) krc=0.05, (b) krc=0.15, (c) krc=0.25[이미지참조] 70
〈그림 5-5〉 전류제어기 구조에 따른 능동 전력 필터의 동작 성능 비교 (a) 비례-공진 제어기 @1 kHz 대역폭, (b) 비례-공진 제어기 @ 3 kHz... 76
〈그림 5-6〉 제안하는 모델예측제어를 적용한 3상 동기전동기 모의실험 환경 77
〈그림 5-7〉 위상 오차 보상 조건에 따른 인버터 출력 전류 파형 비교 (a) 보상 적용 전, (b) 듀티비 위상 보상, (c) 역기전력 위상 보상,... 80
〈그림 5-8〉 단상 능동 전력 필터 성능평가를 위한 실험환경 83
〈그림 5-9〉 전류지령 예측에 따른 능동 전력 필터 출력 파형 (a) 전류지령 예측 전, (b) 전류지령 예측 후 85
〈그림 5-10〉 비선형 부하 급변 조건에서 능동 전력 필터 출력 파형 (a) 부하 증가 조건, (b) 부하 감소 조건 87
〈그림 5-11〉 무효전력 보상 조건에서 능동 전력 필터 출력 파형 (a) 진상 무효전력 보상, (b) 지상 무효전력 보상 89
〈그림 5-12〉 영구자석형 동기전동기 성능평가를 위한 실험환경 90
〈그림 5-13〉 듀티비 및 역기전력 위상 보상에 따른 출력 전류 파형 (a) 보상 전, (b) 듀티비 보상, (c) 역기전력 보상, (d) 전체 보상 92
〈그림 5-14〉 q축 전류지령 계단 입력에 따른 제어기별 응답속도 비교 모델예측제어 (a) 전류지령 계단입력 증가, (b) 감소,... 95