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표제지

목차

기호 및 약어 8

Ⅰ. 서론 9

Ⅱ. 2상 유도전동기의 제어 11

1. 2상 유도전동기의 수학적 모델링 11

2. 2상 2레그형 인버터 14

3. 옵셋 전압 PWM 방식 17

Ⅲ. 커패시터 전압 불평형의 보상 기법 21

1. 커패시터 전압의 불평형 21

2. 간접 보상 기법 25

3. 직접 보상 기법 30

Ⅳ. 시뮬레이션 및 실험 결과 34

1. 시뮬레이션 모델 및 실험 장치의 구성 34

1) 시뮬레이션 모델의 구성 34

2) 실험 장치의 구성 36

2. 보상 기법을 적용하지 않은 경우 38

3. 간접 보상 기법을 적용한 경우 43

4. 직접 보상 기법을 적용한 경우 49

Ⅴ. 결론 56

참고문헌 57

ABSTRACT 59

표목차

표 2-1. 2레그형 인버터의 스위칭 상태 및 출력전압 15

표 3-1. 2레그형 인버터에서 커패시터 전압 불평형을 고려한 경우의 스위칭 상태 및 출력전압 22

표 3-2. 2레그형 인버터의 출력 벡터에 따른 스위칭 시간 25

표 4-1. 샘플 2상 유도전동기의 사양 및 파라미터 35

그림목차

그림 2-1. 4개의 스위치를 사용한 2레그형 인버터 14

그림 2-2. 2레그형 인버터에서의 4가지 스위칭 상태 15

그림 2-3. 2레그형 인버터의 출력전압 벡터 16

그림 2-4. 2레그형 인버터에서 극전압과 상전압 18

그림 2-5. 2레그형 인버터에서 옵셋 전압 PWM의 동작 19

그림 2-6. 옵셋 전압 PWM의 스위칭 시간 계산 20

그림 3-1. 2레그형 인버터에서 커패시터 전압 불평형을 고려한 경우의 4가지 스위칭 상태 21

그림 3-2. 커패시터의 불평형 전압 파형 23

그림 3-3. 커패시터 전압 불평형을 보상하기 위한 스위칭 시간 26

그림 3-4. 보상 계수 k값에 따른 속도 리플과 토크 리플 29

그림 3-5. 밸런싱 회로를 갖는 2상 2레그형 인버터 30

그림 3-6. 직류링크 커패시터 전압에 따른 스위칭 동작 31

그림 3-7. 저항 및 커패시터에 따른 소비전력과 UF 33

그림 4-1. MATLAB/Simulink를 사용한 시뮬레이션 모델의 구성도 34

그림 4-2. 실험 장치의 사진 36

그림 4-3. 제어 회로의 구성도 37

그림 4-4. 보상 기법을 적용하지 않은 경우 전동기 시뮬레이션 결과 39

그림 4-5. 보상 기법을 적용하지 않은 경우 전동기 실험 결과 41

그림 4-6. MATLAB/Simulink를 이용한 시뮬레이션 회로도 44

그림 4-7. 간접 보상 기법을 적용한 경우 전동기 시뮬레이션 결과 45

그림 4-8. 간접 보상 기법을 적용한 경우 전동기 실험 결과 47

그림 4-9. MATLAB/Simulink를 이용한 시뮬레이션 회로도 51

그림 4-10. 직접 보상 기법을 적용한 경우 전동기 시뮬레이션 결과 52

그림 4-11. 직접 보상 기법을 적용한 경우 전동기 실험 결과 54

초록보기

 A dedicated inverter is necessarily required for driving of two-phase induction motor as two-phase AC supply power has not been existed for a long time. The inverter topologies for two-phase induction motor are classified into 2-leg, 3-leg, and 4-leg type depending on the number of power switches. The 2-leg inverter is consisted of only four switches and it has a center-tapped connection in the split dc-link capacitors to each phase wire of motor. The voltage at neutral point of the dc-link is controlled so that the upper capacitor voltage is equal to the lower capacitor voltage in average concept. However, the switching operation of the inverter causes a unbalance of capacitor voltages as the phase current passes through only one of the top or bottom capacitors. These problems cause unbalancing phase current and result in the speed ripple and torque ripple of the motor.

This paper proposes two compensation methods to solve the problems by unbalanced capacitor voltages. The first method is indirect compensation technique that add the compensation voltage in the process of calculating PWM switching time of the inverter. The second method is direct compensation technique that use a balancing circuit consisted of a power switch and a charging resistor. Each of these two techniques have different pros and cons. It is desirable that appropriate method depending on the application system should be selected and applied.

The proposed methods are applied to a two-phase induction motor of 180[W] class using a 2-leg inverter and verified through computer simulations and experiments.

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