한국정보통신학회논문지 (Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering)

  • 제13권12호
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  • Pages.2618-2624
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  • 2009
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  • 2234-4772(pISSN)
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  • 2288-4165(eISSN)
한국정보통신학회 (The Korea Institute of Information and Commucation Engineering)
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직접벡터제어방식을 사용하는 전기추진시스템의 고조파 제어

Harmonics Control of Electric Propulsion System using Direct Torque Control

  • 발행 : 2009.12.31
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초록

전기추진선박의 추진시스템에서 중요하게 고려해야 할 사항이 전력변환장치에 의해 전동기에 공급되는 전압 및 전류에 포함되는 고조파 성분을 억제하는 것이다. 근래에 특수선박의 전기추진시스템에서 속도 및 토크제어기법으로 많이 사용하고 있는 벡터제어방식이 많은 제어기와 복잡한 연산을 요구하고 토크의 동적 특성이 전동기의 정수변화에 영향이 큰 단점을 가지고 있어서 대안으로 제시되고 있는 제어기법 중에 하나가 직접토크제어방식이다. 하지만 직접토크제어방식은 영벡터를 인가하지 않으므로 토크리플이 심하여 공급 전류파형에 고조파 성분이 포함되는 단점을 가지고 있으므로 이를 해결해야 한다. 본 논문에서는 유도전동기를 추진기로 채용하고 있는 LNG 선박의 전기추진시스템에서 직접토크제어방식을 사용하는 경우에 고조파 발생을 저감하기 위한 제어방식을 제시한다. 새로운 직접토크제어방식은 샘플링 주파수의 변화없이 복잡한 제어기를 사용하지 않고 인버터 스위칭 주파수를 일정하게 유지한 채 개선된 공간벡터 변조법에 의해 인버터를 제어하는 방식이다. 제안된 방식의 유효성은 추진기에 공급되는 전류파형에 포함된 고조파 성분의 분석과 속도제어 특성을 통해 입증한다.

Harmonics (or distortion in wave form) has always existed in electrical power systems. It is harmless as long as its level is not substantial. However, with the recent rapid advancement of power electronics technology, so-called nonlinear loads, such as variable frequency drives for motor power/speed control, are increasingly finding their way to shipboard or offshore applications. In this paper a new approach to direct torque control (DTC) of induction motor drive is presented. In comparison with the conventional DTC methods the inverter switching frequency is constant and is dramatically increased, requiring neither any increase of the sampling frequency, nor any high frequency dither signal. The well-developed space vector modulation technique is applied to inverter control in the proposed DTC-based induction motor drive system, thereby dramatically reducing the current harmonics. As compared to the existing DTC approach with constant inverter switching frequency, the presented new approach does not invoke any concept of deadbeat control, thereby dramatically reducing the computations.

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