스위치드 릴럭턴스 전동기 (Switched Reluctance Motor, SRM)는 전류의 크기와 회전자와 고정자의 상대적 위치에 따라 인덕턴스가 매우 비선형적으로 변하는 특성이 있고, 토크는 이 인덕턴스의 기울기에 비례하여 발생하기 때문에 비선형 토크 특성을 가지며 토크 맥동이 크고 소음이 심한 단점도 있다. 이러한 문제점들을 고려하고 경제성과 회로의 간단화를 위하여 기존의 비대칭 컨버터 (Asymmetric Bridge Converter)에서 효율과 성능을 개선할 수 있는 구동용 토폴로지(Topology)에 대한 연구들이 많이 진행되었다. 따라서 본 논문에서는 SRM 구동용 토폴로지로 적용하여 사용되고 있는 각 컨버터들을 비교, 분석함으로써 성능을 확인하고자 한다. 비교, 분석에 적용된 구동용 컨버터는 가장 널리 사용되고 있는 비대칭 브리지 컨버터 (Asymmetric Bridge Converter)와 C-dump 컨버터 형태의 구조를 가진 Conventional C-dump, Modified C-dump, Energy efficient C-dump, 공진형 C-dump 컨버터, 그리고 일반 전동기의 범용으로 사용되고 있는 6-Switch 인버터이다.
위성의 자세제어 구동기에 사용되는 직접구동 모터(BLDC Motor)의 영구자석 자속밀도 분포 불균일은 위성 토크 리플을 발생시켜 자세에 지대한 영향을 미친다. 본 논문은 이러한 토크 리플을 줄이기 위해 영구자석의 형상, 배치, 공극에 따른 자속밀도를 이론과 유한요소법 시뮬레이션을 통하여 분석하고 가장 적합한 자석 형상조합을 찾고자 한다. 사각형과 아치형, 단일 자석 배치와 듀얼자석 배치형상의 자속밀도 성능비교를 통해 최적의 자석 배치형상을 구하였으며, 이의 검증을 위해 시제품 모터(Protype Motor) 제작을 통하여 성능을 검증하였다.
전기자동차의 구동장치는 모터, 인버터, 감속기 및 차동기어 등으로 구성되는데 모터는 주로 유도전동기와 영구자석형 동기전동기, 브러쉬리스 전동기 등이 사용되고 있다. 본 연구에서는 이 중에서 가격과 내구성 면에서 이점이 있는 유도전동기를 적용한 전기자동차의 전력시스템의 특성분석과 가속 성능에 대해 다루었다. 축전지, 유도전동기, 인버터로 구성된 전력시스템을 각각 모델링하고, 가속성능 개선을 위해 고속에서의 초대토크 알고리즘과 고전적 방법인 속도에 반비례하도록 자속을 제어하는 방식에 대해 각각 적용하여 차량의 가속성능을 예측, 분석하고 이를 현차시험을 통해 시험결과와 비교 제시하고자 한다. 본 연구에서는 주행 중에 축전지 전압 변동에 따라 유도 전종기의 고속 운전 영역 즉, 약계자 영역에서 전기자동차의 가속 특성이 어떻게 나타나는지를 고찰 하였다.
본 논문에서는 동기전동기의 제어기 Model, 모터 Model, 실제 모터를 시뮬레이션 및 구동하기 위해서 RT-Lab을 이용하여 HILS를 구현하였다. 제어기 Model과 모터 Model은 MATLAB/Simulink를 이용하여 구현하였다. 모터 Model과 실제모터의 동작을 통해 제어기의 성능을 검증하였다. Motor Model은 실제모터와 선택적으로 동작시켜 실제모터와 유사하게 만들 수 있음을 확인하였다. 모든 Model 및 PWM의 동작 주기는 20kHz로 동작하며, 이를 검증을 하기 위해 400[W] 표면부착형 동기모터 다이나모 장치와 3상 모터 드라이버를 제작하여 성능을 확인하였다.
본 논문에서는 열차의 실제 노선 운행을 모의하여 구동 장치의 특성을 평가하고 에너지 절약에 대한 연구를 하였다. 이에 대하여 열차의 구동 에너지를 절약하기 위한 모터의 제어 방식과 제너레이터의 회생 에너지에 관한 연구를 선택하였다. 실제 대전 지하철의 노선 데이터를 이용하여 열차 주행 결과를 시뮬레이션 하였다. SVM (Space Vector Modulation) - DTC (Direct Torque Control)로 구현된 M-G Set으로 열차가 주행 시 모터에서 소비되는 에너지와 제동 시 제너레이터에서 발생되는 회생 에너지를 Simplorer 프로그램을 이용하여 시뮬레이션 하였다. 시뮬레이션 결과를 통해 열차의 소비 에너지와 회생 에너지를 연구한다.
본 논문에서는 LCD(Liquid Crystal Display) 컨트롤러와 LCD 구동 칩 사이의 신호 전송에서 전력 소비 및 전자기 장애(EMI)를 줄이기 위한 데이타 코딩 방법을 제안하였다. 제안한 방식은 컴퓨터의 일반적인 텍스트 화면에 대한 데이타 천이(transition)를 감소시키는 방식으로 하드웨어 구조가 간단하여 실시간 처리가 요구되는 LCD 구동 시스템에 적용하기 용이하다. 제안한 방식의 성능 분석을 위해 컴퓨터를 이용한 시뮬레이션을 수행하였으며 기존의 코딩 방식과의 성능 비교 및 평가를 하였다. 시뮬레이션을 통해 제안한 방식이 기존 방식에 비하여 텍스트 화면과 그림 화면에 대해서 switching activity를 현저히 줄일 수 있음을 확인하였다.
분산 실시간 트랜잭션 처리 시스템에서 데이타의 복제는 유용성의 향상 및 여러 노드에서 발생한 트랜잭션들을 병행적으로 처리할 수 있기 때문에 성능을 향상시킬 수 있다. 데이타의 일관성과 실시간적 제약성을 충족하기 위해서 동시실행 제어 및 원자적 종료 프로토콜이 시간 구동형 스케쥴링 과정에 통합될 필요가 있다. 기존의 동시실행 제어 프로토콜들에게 발생하는 중단 현상은 트랜잭션들의 종료시한을 만족 할 수 있는 스케쥴링이 어렵기 때문에 시간 구동형 스케쥴링에 적합하지 않다. 복제 된 데이타의 일관성 유지 그리고 스케쥴링 가능성 및 예측가능성을 향상시키기 위하 여 제시된 시간 구동형 스케쥴링 기법은 중단 시간을 최소화하고 우선순위에 따른 직 렬가능성 순서를 생성하는 낙관적 동시실행 제어 프로토콜을 통합하였다. 분산 환경 에서 트랜잭션의 성공적인 종류를 보장하는 원자성도 유지된다. 시간 구동형 스케쥴 링 기법의 성능 분석 결과 및 구체적인 과정들이 기술된다.
본 논문은 가전용 교류 전동기 구동을 위한 인버터 회로에 포함된 지능형 스위칭 모듈인 IPM 모듈에 대한 특성 및 신뢰성 계측 회로 설계 방법에 대한 연구이다. IPM은 전동기 구동기의 핵심 부품으로 그 스위칭 특성이 서보 구동 중에 일관되게 유지돼야 한다. 그 특성 중 스위치 온 특성을 결정하는 콜렉터-에미터간 도통 전압 Vce(on) 특성이 중요하다. 인버터 구성의 핵심 부품인 IPM은 여러 브랜드의 제품이 생산되고 있기 때문에 응용시스템의 최적 성능을 위해서는 IPM의 제품군에 따른 IGBT 스위치의 콜렉터-에미터간 도통 전압 Vce(on) 값을 측정하기 위한 방법 및 계측 평가 시스템이 필요하다. 제안된 방법은 제조사별 IPM이 전동기 구동회로에 장착된 상태에서 부하에 따른 Vce(on) 값을 계측 평가할 수 있는 새로운 방법으로 사용자 회사 입장에서는 중요한 설비가 될 수 있다.
선형전동기(linear motor)는 일반 회전형 모터에 비해 직선 구동력을 직접 발생시키는 특유의 장점이 있으므로 직선 구동력이 필요한 시스템에서 회전형에 비해 절대적으로 우세하다. 선형전동기의 성능인 추력을 스테이터, 코어, 영구자석 등의 구성요소의 형상과 치수, 코어와 영구자석의 극간격, 공극, 코일의 권수에 따라서 결정된다. 본 논문에서 제안한 2kW급 단상 구동형 횡자속 선형전동기는 압축기 제작에 필요한 직경 50mm, 구동 스트로크 18mm로 설계하였다. 또한 pole pitch가 20mm로 설계하였으며 요구되는 평균추력은 940N이다. 제작된 압축기의 특징은 고정자와 이동자가 맞닿는 flux path를 넓히기 위해서 최대한 경사진 각도의 형상으로 제작하였으며 경사의 각도가 커지면 커질수록 압축기로 구동하는 이동자와 고정된 부위사이에서 발생하는 흡인력이 상쇄되는 구조이기 때문에 진동의 원인으로 가장 크게 작용한다는 디텐트력이 작다는 것이 특징이며, 진동특성 등에 유리한 것으로 판단된다.
DDS(Data Distribution Service)는 유연성, 확장성, 실시간 통신 환경을 지원하는 통신 미들웨어이다. 본 논문에서는 DDS 미들웨어의 성능을 향상시키기 위한 방법들을 제안한다. DDS 미들웨어 내부 동작과 관련된 세부 이벤트를 정의하고, 이벤트 구동형 구조에 적용하기 위해 하나의 DDS 메시지를 의미 있는 서브메시지 단위로 분해함으로써 처리 복잡도를 낮출 수 있다. 제안하는 히스토리캐시 관리 기법은 DDS의 특성 상 상태접근과 임의접근이 빈번하게 발생한다는 사실을 이용한다. 제안한 방법들을 본 연구팀이 개발한 EchoDDS에 적용하여 성능을 향상시켰다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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