견인전동기 구동시스템에 사용되는 PWM 인버터는 전력용량이 크기 때문에 스위칭주파수가 제한되며, 따라서 전자기적 가청소음이 발생한다. 이러한 가청소음을 줄이기 위하여 새로운 MRSF-PWM 방식을 제안한다. 제안한 MRSF-PWM 방식에서는 고조파를 확산시키기 위해 삼각파와 톱니파를 함께 운송파로 사용하며, 출력전압의 선형제어범위를 넓히기 위해 정현파에 3차 고조파를 주입한 파형을 기준파로 사용한다. MRSF-PWM 방식의 타당성을 검증하기 위하여 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과, MRSF-PWM 방식이 선형성 및 고조파 확산면에서 다른 RPWM 방식보다 우수하며 가청소음 저감면에서 SPWM 방식보다 효과적임을 확인하였다.
최근 power electronics 응용 기기의 사용증가로 비선형 특성부하에 의한 고조파가 상당히 발생하고 있으며 고조파에 의한 영향이 심각한 수준에 이르고 있다. 빌딩의 인텔리전트화에 의한 OA기기 및 자동화에 따른 다량의 고조파가 변압기 과열, 중성선과열, 소음, 진동, Noise 등의 현상으로 나타나고 있으며 공장의 전력변환장치 사용증가에 따라 지금까지 고려되지 않았던 여러 가지 현상이 나타나고 있다.
HEV를 구동시키는 인버터 시스템은 고정 주파수로 스위칭하는 PWM(Pulse Width Modulation)방식으로 구동이 된다. 고정주파수를 이용한 PWM은 전류제어의 주기가 일정하기 때문에 디지털 화가 쉬운 장점을 가지고 있다. 하지만 그로인한 특정 주파수 부분에 고조파가 생성이 되게 되는데 이 고조파로 인해 소음이 유발된다. 하지만 이 소음을 억제하기 위해서 랜덤PWM을 사용하게 되면 전류 제어가 고정주파수로 스위칭하는 PWM에 비해서 완벽하게 되기가 어렵다. 따라서 본 논문에서는 HEV의 소음을 저감시키면서 동시에 전류제어도 가능한 랜덤PWM기반의 전류제어 방법을 연구하였다.
균열을 가진 회전축은 고조파성분이 진동에 나타나는 특징을 갖는다. 이 고조파성분을 균열탐지에 활용하기 위하여는 이들이 크게 발생되는 회전수를 이용할 필요가 있다. 2차고조파공진속도를 정의하여 이 속도에서의 균열과 불균형질량 방위각에 따른 고조파 진동 특성을 단순회전체에서 설명하였다. 이 특성을 이용하여 균열의 위치를 나타낼 수 있는 알고리즘을 만들고 수치실험을 하여 타당성을 보였다.
영구자석 동기 전동기는 높은 효율과 전력 밀도 등의 장점때문에 자동차나 엘리베이터 등 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다. 영구자석 동기 전동기의 구동에는 여러가지 이유로 인해 고조파 토크 리플이 존재한다. 이러한 토크 리플은 속도 리플을 유발하여 소음이나 진동의 원인이 되며, 그 분포가 전동기의 구조나 운전점에 따라 변화하기 때문에 제어 성능에 매우 큰 영향을 준다. 본 연구에서는 영구자석 동기 전동기의 운전점에 따라 변화하는 토크 리플을 상쇄하기 위해 주입할 최적의 고조파 토크를 실시간으로 추적하는 방법을 제안한다. 제안된 방법에서는 속도 제어 중 토크 리플에 의해 발생하는 속도 리플을 적분하여 평가지표로 삼고, 속도 리플이 감소하는 방향으로 주입할 고조파 토크의 크기와 위상을 조정한다. 이 방법은 제정수 추출이나 회전자의 위치 별 토크 테이블 없이 운전 조건의 변화에 따라 토크 리플의 최적 보상점을 추적한다는 장점이 있다. 제안된 방법의 효과는 시뮬레이션을 통해 검증되었다.
In this report, Experimental analysis for main factors and analyzing methods of electro-magnetic noise and no loading noise was conducted because of noise of AC generator, which is peripheral equipment by reduction of engine noise that would be the main cause of vehicle radiation noise. In addition, This is intended to suggest the noise reduction development basis of AC generator for actual fan and electro-magnetic noise by making-analyzing-testing it's sample.
본 논문에서는 차세대 고속철도 구동 인버터 시스템의 고조파로 인한 전자기적 소음을 줄이기 위해 RCF-PWM(Random Carrier Frequency Pulse Width Modulation)을 적용한 인버터 구동시스템을 개발하였다. RCF-PWM 방식은 인버터 스위칭 주파수를 전력용 반도체의 최대 스위칭 주파수와 최소 스위칭 주파수 사이에서 임의적으로 변화시키며 PWM을 수행하는 방법이다. 본 연구의 타당성을 확인하기위해서 RCF-PWM이 적용된 차세대 고속전철 시스템을 설계하여 MATLAB/Simulink 기반의 시뮬레이터를 개발하고 이를 이용하여 일정한 스위칭 주파수를 사용하는 정규적인 SVPWM 방식과 RCF-PWM 방식의 시험결과를 비교 분석하였다.
고조파에 의한 전력품질저하로 인해 전기설비의 성능저하, 소음, 진동 등의 장해현상이 발생한다. 또한 앞으로 에너지 이용 효율을 높이기 위한 대책으로 반도체 회로를 사용하는 에너지 절약장치가 널리 보급되고, 전동기 속도 제어장치, 에너지 저장장치 등 에너지 변환장치의 사용이 증가될 전망이어서 고조파의 발생은 필연적이며 그 문제점은 심각하게 대두될 것이다. 이러한 고조파에 의한 장애를 해결하기 위해서는 전압, 전류, 전력, 역률, 고조파 차수별 성분 및 고조파 총합 왜형률 등의 정확한 전력품질을 측정하고 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 이러한 고조파 관련 전력품질을 측정하고 분석할 수 있는 저가형 측정시스템을 개발하였으며 3상 4선식 계통에서 전력품질을 측정하고 분석함으로써 그 성능을 입증하였다.
Generally, noise from a home appliance has been measured by overall sound pressure level or sound power level, dB. Customers evaluation, however, of this noise should be depend on the only overall level but also the sensory feeling, annoyance, unpleasure and so on. Moreover, in this sensory evaluation, irregular, time-varying and uneven sounds which are difficult to describe itself by overall level are more affectable. Unfortunately however the formal evaluation method for this kinds of noise is not determined yet. In this research, the evaluation method for harmonic noise, which is a major noise from home appliance and one of the unmeasurable sounds by overall level, is proposed to evaluate its acceptability based on the consumer's sense of hearing. The proposed approach could be applied to the other sound, which acoustical characteristics are similar to the tonal noise.
왜곡된 역기전력을 갖는 매입형 영구자석동기전동기를 정현파 전류로 제어할 경우 역기전력의 왜곡으로 인해 발생하는 토크리플은 전동기의 진동, 소음, 효율 저하의 요인이 된다. 저속운전의 경우 토크리플을 상쇄할 수 있는 고조파전류를 인가하여 전류제어에 의해 토크리플을 줄일 수 있다. 그러나 고조파 전류제어에 의한 토크리플 저감은 전류제어기의 대역폭에 의해 전류제어 특성이 좌우되므로 고조파 보상전류의 주파수가 높은 경우 적절한 보상이 되지 않는다. 본 논문에서는 전동기의 고속운전 시 고조파 전류에 해당되는 고조파 전압을 보상함으로써 역기전력에 의한 토크리플을 저감한다. 제안된 토크리플 저감 알고리즘은 시뮬레이션을 통해 검증한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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