Journal of Aerospace System Engineering (항공우주시스템공학회지)

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Square Wave Voltage Injection Starting Method of SP-PMSM Considering Nonlinearity of Full-bridge Inverter

풀 브릿지 인버터의 비선형성을 고려한 단상 영구자석 동기 전동기의 구형파 전압 주입 기동 기법

  • Received : 2022.01.10
  • Accepted : 2022.06.04
  • Published : 2022.06.30
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Abstract

The purpose of this paper was to propose a method for improving the performance of the open-loop control of single-phase permanent magnet synchronous motor (SP-PMSM), based on a square wave voltage injection. Generally, the SP-PMSM driving systems cmprise a full-bridge inverter and asymmetric air-gap structure of magnetic circuit, because a zero torque occurs on the symmetrical air-gap. As a result, it cannot be started at a specific rotor position. Thus, it is possible to cause the start-up failure at an open-loop control for sensorless operation of SP-PMSM. In this paper, the method with square wave voltage injection considering the nonlinearity of the inverter is presented to resolve the problem. The effectiveness of the proposed algorithm is verified through several experiments.

본 논문에서는 풀 브릿지 인버터의 비선형성을 고려한 단상 영구자석 동기 전동기의 오픈 루프 기동성을 개선하기 위한 구형파 전압 주입 기법을 제안한다. 일반적으로 단상 영구자석 동기 전동기는 3상 교류기와 달리 풀 브릿지 인버터를 채택하고 있으며 대칭 공극으로 자기 회로를 설계할 경우, 영토크 지점의 특정 위치에서 기동이 불가능할 수 있기에 비대칭 공극 설계가 요구된다. 이러한 단상 영구자석 동기 전동기의 구동 특성상 센서리스 운전 모드의 오픈 루프 제어시 기동 실패의 가능성이 상당히 높다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 인버터의 비선형성을 고려한 구형파 전압을 인가하여 기동 성능을 개선하는 기법을 제안하고자 한다. 제안한 알고리즘은 다수의 실험을 통해 타당성을 검증하였다.

Keywords

Acknowledgement

본 연구는 과학기술정보통신부의 재원으로 한국연구재단, 무인이동체원천기술개발사업단의 지원을 받아 무인이동체원천기술개발사업을 통해 수행되었음.(No. 한국연구재단에서 부여한 과제번호:NRF-2020M3C1C1 A01086541)

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