인버터 구동 유도전동기의 속도맥동 저감 개선

Abstract

유도전동기가 직류전동기와 같은 제어성능으로 토오크 제어를 실현하기 위한 방법으로 슬립주파수형 벡터제어가 실용화 되어 있지만 광범위한 제어는 어렵다. 또한 실용화 되어 있는 유도전동기 가변속 구동은 인버터에 의해 구동되고 있다. 본 연구는 슬립주파수형 벡터제어에 기초하여 인버터 구동 유도전동기 속도제어 시스템을 구성하고 인버터 구동에서 토오크와 속도의 맥동을 하드웨어와 소프트웨어 면에서 문제점을 분석하고 해석하여 운전특성 개선방안을 제시하였다. 시스템은 16 비트 CPU를 이용한 디지털 제어기와 전동기 구동전원은 순시전류 추종방식의 인버터로 구성된다. 디지털 제어기는 전동기 속도오차를 검출하고 벡터제어 법칙에 따라 1차전류를 계산하고 인버터에 지령전류를 출력한다. 인버터는 디지털 제어기의 지령전류와 실전류를 비교하여 인버터 주회로의 스위칭 소자(MOS-FET)를 PWM 제어한다. 이 시스템으로 200W 유도전동기를 구동하여 회전속도를 측정하여 저속 구동시 속도맥동이 있음을 확인하였다. 저속의 속도 맥동을 해석하기 위해 회로 하나하나의 동작을 조사하고 그 동작에 기초하여 시뮬레이션을 행하였다. 이 시뮬레이션에 의해 속도 변동 원인을 구명하고 넓은 범위의 운전특성 개선방안을 제시하였다.

AC machine are applied in actuator systems for many applications in the industrial field. The development of past processors open up the possibilities to apply new techniques for identification and control of electric drives in real time, so as to improve and optimize their performance. This paper describes a pulse width modulated current source inverter drive system using an induction motor. The speed control of induction motor is performed based on the concept of slip frequency vector control, and the speed system consists of digital controller which includes 16 bit CPU and inverter. The torques or speeds ripple are described and discussed in hardware schemes of system and software of control programs. To analysis on ripple problems of a torque or a speed in PWM induction motor drives, simulation program is schemed for speed control system of 300[W], three phase induction motor. In the simulation results, the problems of a torques or a speeds ripple are analysis and discussed, and it is suggested to suppress the ripple of a torques or a speeds. The theoretical analysis, simulation and experimental results demonstrate that the methods of a suppressed ripple can improve the performance of induction motor drive. The methods for induction motor drive are discussed in Section Ⅱ. The algorithms of vector control for induction motor and the current source inverter fed induction motor drives is presented in Section Ⅲ on based the slip frequency vector control. A speed control system for induction motor is schemed in Section Ⅳ. The simulation results are given in Section Ⅴ, where the suppressed ripple of speed and torque are discussed through an simulation. Section Ⅵ presents the conclusion.