6. 시뮬레이션
6.1 기존의 DFE 정류기를 이용한 유도전동기의 센서리스 속도제어
그림 6.1은 DFE 정류기를 이용한 유도전동기의 센서리스 속도제어 PSIM 다 이어그램이다. 고속영역, 중속영역 및 저속영역에서 컴퓨터 시뮬레이션을 실시 하여 속도응답특성을 확인하였다. 먼저 고속영역(1,000[rpm]) 및 저속영역
(100[rpm])에서 부하를 인가한 상태에서 지령속도 추종성능을 알아보고, 중속영
역(500[rpm])에서 역전 지령시의 속도응답특성을 확인한다.
그림 6.1 기존의 DFE 정류기를 이용한 속도제어 PSIM 다이어그램 Fig. 6.1 PSIM diagram of speed control using conventional DFE rectifier
그림 6.2는 속도제곱에 비례하는 부하를 인가한 상태에서 0[rpm]에서
1,000[rpm]으로 계단입력의 속도지령을 가했을 경우 전동기의 속도응답 특성을
나타낸다. (a)는 속도를 나타낸 그래프로 지령속도인 1000[rpm]을 기준으로 가
감하며 제어가 잘 되고 있고, 고속 영역에서 속도 응답특성이 우수함을 알 수
있다. (b)는 입력단 중 한 상의 전류 파형을 나타낸 것으로 THD가 296%로 고 조파가 상당히 많이 포함되어 입력 전류의 품질이 낮음을 알 수 있다.
그림 6.3은 500[rpm]의 속도로 구동 중 T=1[s]에서 -500[rpm]으로 반전속도지
령을 가했을 경우의 속도응답특성을 도시한 그래프이다. (a)는 중속영역에서 순 간적인 역전운전을 하여도 전동기가 속도지령을 잘 추종하여 제어되고 있음을 시뮬레이션 결과를 통해 보여준다. (b)는 입력전류의 파형을 나타낸 것으로 THD가 220%로 고조파가 상당히 많이 포함된 파형을 나타내고 입력 전류의 품 질이 낮음을 알 수 있다. (c)는 DC link 단의 직류 전압 파형으로 반전속도지령 전·후의 직류 출력 값을 나타내고 과도상태에서도 비교적 안정적인 출력을 나
타낸다. (d)는 전동기의 상전류 파형의 변화를 나타낸 그래프로 반전속도지령을
가한 시간인 T=1[s] 전후의 전류 파형을 보여주고 있다.
그림 6.4는 5[N·m]의 부하토크를 인가한 상태에서 0[rpm]에서 100[rpm]으로
계단상의 속도지령을 인가하였을 경우의 속도응답을 도시하고 있다. (a)는 속도 그래프로 저속영역에서도 속도응답의 속응성이 뛰어남을 알 수 있다. (b)는 입 력 전원 측 전압과 전류의 크기와 위상을 나타내며 역률은 0.44로 매우 저조함 을 알 수 있다.
0 0.5 1 1.5 2 Time (s)
0 500 1000 1500 2000
Speed[rpm]
(a) Speed
그림 6.2 계단입력 속도지령 변화에 대한 응답(0→1,000[rpm])
Fig. 6.2 Simulation responses for step change of speed setting(0→1,000[rpm])
1.7 1.75 1.8 1.85 1.9 1.95 2
Time (s) 0
-100 -200 -300 100 200 300
Input Current[A]
(b) Input Current
0 0.5 1 1.5 2 Time (s)
0
-500
-1000 500 1000
Speed[rpm]
(a) Speed
0.8 1 1.2 1.4 1.6
Time (s) 0
-200 -400 -600 200 400 600
Input Current[A]
(b) Input Current
그림 6.3 계단입력 속도지령 변화에 대한 응답(500→-500[rpm])
Fig. 6.3 Simulation responses for step change of speed setting(500→-500[rpm])
0.8 1 1.2 1.4 1.6 Time (s)
0 100 200 300 400
DC Link Voltage[V]
(c) DC Link Voltage
0.8 1 1.2 1.4 1.6
Time (s) 0
-50
-100 50 100
Phase Curent[A]
(d) Phase Current
그림 6.3 계단입력 속도지령 변화에 대한 응답(500→-500[rpm])
Fig. 6.3 Simulation responses for step change of speed setting(500→-500[rpm])
0 0.5 1 1.5 2 Time (s)
0 50 100 150 200
Speed[rpm]
(a) Speed
1.8 1.84 1.88 1.92 1.96 2
Time (s) 0
-50 -100 -150 50 100 150
Input Voltage[V] Input Current[A]
(b) Input Voltage and Current
그림 6.4 계단입력 속도지령 변화에 대한 응답(5[N·m], 0→100[rpm])
Fig. 6.4 Simulation responses for step change of speed setting.(5[N·m], 0→100[rpm])