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https://www.krm.or.kr/krmts/link.html?dbGubun=SD&m201_id=10011145&local_id=10017862
EV/HEV용 고성능 SRM의 저소음 구동해석 및 제어기 개발
Reports NRF is supported by Research Projects( EV/HEV용 고성능 SRM의 저소음 구동해석 및 제어기 개발 | 2006 Year 신청요강 다운로드 PDF다운로드 | 안진우(경성대학교) ) data is submitted to the NRF Project Results
Researcher who has been awarded a research grant by Humanities and Social Studies Support Program of NRF has to submit an end product within 6 months(* depend on the form of business)
  • Researchers have entered the information directly to the NRF of Korea research support system
Project Number D00222
Year(selected) 2006 Year
the present condition of Project 종료
State of proposition 재단승인
Completion Date 2007년 07월 07일
Year type 결과보고
Year(final report) 2007년
Research Summary
  • Korean
  • 차세대 자동차용 견인 구동시스템 기술을 개발하여 국내 7대 수출주력산업인 자동차 산업의 미래경쟁력을 확보하고 독자적인 기술로 제품을 개발하는데 그 목적을 둔다. 이를 위해 종래 SRM의 문제점으로 지적되고 있는 출력의 증대, 저소음구동, 고속구동을 해결하기 위한 제어 및 구동기법개발을 목적으로 한다.
    이를 위해 제어를 위한 응용분야별 연구 기초자료 수집 및 체계화, 소음저감을 위한 전자기 구조의 FEM 분석, 제어기법을 통한 소음 및 진동 억제기법의 도출 및 적용, 고속구동을 위한 제어기법개발, 센서리스구동을 위한 알고리즘개발, 전동기 고성능구동을 위한 전력변환기 토폴로지와 제어기법분석, 실제 제어기 적용 및 응용을 통한 결과 검증 등을 수행한다. 연구기초자료의 수집 및 체계화를 위해서는 제어기법 및 기구적 연구에 앞서 적용시 주요 고려사항을 산출하고 연구된 결과의 시험을 위해 해외 교류기관에 방문하여 기존 SRM을 통하여 개발되었던 내용에 관한 분석을 시행한다. 이 단계에서는 해당 교류기관에서 응용되었던 연구에 관해 연구 전 평가하였던 문제점과 연구 후 결과를 비교함으로써, 본 연구수행 시 제시할 기법의 참고자료를 수집하고 체계화 하였다. 소음저감을 위한 전자기 구조의 분석은 SRM의 진동과 소음의 원인을 대분하면 전자기적인 원인, 기계적인 원인, 기체역학적인 원인으로 나눌 수 있다. 기계적 원인으로는 회전자의 비대칭적인 제작, 베어링의 불균형, 불균일한 공극 등이 있으며 기체역학적인 원인은 돌극형 회전자에 의한 풍음이 있다. SRM에서 주된 소음 및 진동의 원인으로 분석되고 있는 원인으로는 방사방향 전자력의 변화, 토크 리플, 철심의 자기변형력, 로렌츠력에 의한 권선의 진동이 있고 방사방향 전자력의 변화가 가장 크게 나타나는 것으로 알려져 있다. 고속운전을 위한 전력변환기 및 제어기의 개발은 연구된 제어기법을 실제 전력변환기와 제어기를 제작하여, 실제 해당 교류 기관에서 적용되었던 사례에 적용한다. 실험 결과를 기존의 기법 비교함으로써 개발된 기법의 타당성을 검증하였다.
  • English
  • Switched Reluctance Machines have obtained more interest from industry and home application in the last two decades. With performance of improvement, various control strategies can be applied in Switched Reluctance Drives. In order to apply to a traction drive and gain high performance characteristics, for example, low noise, high torque ratio, high speed capability and sensorless control, the design and operation of SRM is executed under total performance concept. The magnetic saturation of the motor leads to nonlinear relationship between input and output torque which causes difficulty to implement precise torque control. At the same time, the simple double saliency construction and the discrete nature of torque production by the independent phases lead to high torque ripple compared with other machines. The inherent high torque ripple is one of demerit of SR drive. The inherent torque ripple is not regarded in some applications, such as, air condition, washing machine, and fans application and so on. However, the inherent torque ripple of SRM confines smoothing output and high dynamic response, which can not be employed as a high performance drive motor application in the classical control strategy. In order to overcome inherent torque ripple, many advancing control methods had been proposed to reduce torque ripple in recent years. This research deals with a low noise, high torque, speed sensorless, high performance drive via suggested topologies. In this paper, a novel DITC(direct instantaneous torque control) of SRM drive system using 4-level converter is suggested for a hgh performance drive. A DITC control strategy introduces a simple digital hysteresis control and utilizes torque-current-position relationship to control instantaneous output torque. 4-level converter has a novel structure to obtain additional booted voltage, which can overcome voltage limitation of conventional asymmetric converter. 4-level converter could have a fast excitation and demagnetization than asymmetric one. It can improve dynamic performance and reduce loss in the operation. To integrate advantages of DITC and 4-level converter, a suitable control scheme is described and analyzed. Finally, the proposed DITC method of SRM drive based on 4-level converter is verified by some computer simulations and comparative experiments.
Research result report
  • Abstract
  • 차세대 자동차용 견인 구동시스템 기술을 개발하여 국내 7대 수출주력산업인 자동차 산업의 미래경쟁력을 확보하고 독자적인 기술로 제품을 개발하는데 그 목적을 둔다. 이를 위해 종래 SRM의 문제점으로 지적되고 있는 출력의 증대, 저소음구동, 고속구동을 해결하기 위한 제어 및 구동기법개발을 목적으로 한다.
    이를 위해 제어를 위한 응용분야별 연구 기초자료 수집 및 체계화, 소음저감을 위한 전자기 구조의 FEM 분석, 제어기법을 통한 소음 및 진동 억제기법의 도출 및 적용, 고속구동을 위한 제어기법개발, 센서리스구동을 위한 알고리즘개발, 전동기 고성능구동을 위한 전력변환기 토폴로지와 제어기법분석, 실제 제어기 적용 및 응용을 통한 결과 검증 등을 수행한다. 연구기초자료의 수집 및 체계화를 위해서는 제어기법 및 기구적 연구에 앞서 적용시 주요 고려사항을 산출하고 연구된 결과의 시험을 위해 해외 교류기관에 방문하여 기존 SRM을 통하여 개발되었던 내용에 관한 분석을 시행한다. 이 단계에서는 해당 교류기관에서 응용되었던 연구에 관해 연구 전 평가하였던 문제점과 연구 후 결과를 비교함으로써, 본 연구수행 시 제시할 기법의 참고자료를 수집하고 체계화 하였다. 소음저감을 위한 전자기 구조의 분석은 SRM의 진동과 소음의 원인을 대분하면 전자기적인 원인, 기계적인 원인, 기체역학적인 원인으로 나눌 수 있다. 기계적 원인으로는 회전자의 비대칭적인 제작, 베어링의 불균형, 불균일한 공극 등이 있으며 기체역학적인 원인은 돌극형 회전자에 의한 풍음이 있다. SRM에서 주된 소음 및 진동의 원인으로 분석되고 있는 원인으로는 방사방향 전자력의 변화, 토크 리플, 철심의 자기변형력, 로렌츠력에 의한 권선의 진동이 있고 방사방향 전자력의 변화가 가장 크게 나타나는 것으로 알려져 있다. 고속운전을 위한 전력변환기 및 제어기의 개발은 연구된 제어기법을 실제 전력변환기와 제어기를 제작하여, 실제 해당 교류 기관에서 적용되었던 사례에 적용한다. 실험 결과를 기존의 기법 비교함으로써 개발된 기법의 타당성을 검증하였다.
  • Research result and Utilization method
  • ▢ 학문적 파급효과
    ◦ 전자기적 구조에 따른 소음특성자료의 구축
    ◦ 고속,센서리스구동 등 고성능 구동기술확보
    ◦ 구동기법에 따른 SRM의 특성자료로 활용
    ◦ EV/HEV용 고성능 구동시스템을 위한 제어기법 제안

    ▢ 기술적 파급효과
    ◦ EV/HEV용 구동시스템 제어기술에 필요한 제어기법을 독자개발하고 관련기업에 전수하여 실용화 가능
    ◦ 타 견인 시스템 및 가정용 전기기기에 저소음/고효율의 SRM 구동시스템 적용 가능

    ▢ 경제적 파급효과
    ◦ 국가주력산업으로서 국내 자동차 산업이 생산, 수출, 고용등의 기여하고 있는 역할을 확대하고 수출산업으로서 지속적 발전
    ◦ 동력시스템의 독자적인 개발로 부품산업의 신제품개발 및 판매 확대
    ◦ ATT R&D, Covco등 국내 전기자동차 업체와 연계 신제품 개발에 활용

    ▢ 협력국가에서의 파급효과
    ◦ Denfos 등 덴마크내의 부품업체와 연계하여 저소음을 통한 산업용 기기, 자동화 기기, 가전제품등에 응용가능
    ◦ 향후 SRM관련 연구에서 고효율 시스템 개발시 자료로 활용
  • Index terms
  • 스위치드 릴럭턴스 전동기, 전기자동차 구동, 고속운전, 센서리스구동, 저소음구동
  • List of digital content of this reports
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