풍력발전은 넓은 범위의 속도제어를 요구하며, 권선형 유도발전기를 이용한 DFIG시스템을 이러한목적에 잘 부합한다. 동기속도 이상의 영역에서 풍속에 의한 원동기 속도와 증가에 불구하고 회전자 여자 주파수를 슬립주파수와 다르게 인가하여 DFIG의 속도와 출력 제얼르 다루고 있다. 속도제어와 동작점 이동의 해석을 위하여 토크시뮬레이션을 하였고, 회전자 여자주파수와 전압제어에 의해 출력이 정격값 이하의 안정된 영역에서 제어될 수 있음을 고찰하였다.
하이브리드 자동차는 동력을 얻기 위해 엔진과 전동기를 모두 사용한다. 이 하이브리드 자동차의 구동부 구조는 다양한 형태로 구성할 수 있는데, 이 중 직렬-병렬 구조는 엔진의 토크 및 속도 자유도를 모두 확보할 수 있어 높은 효율을 달성할 수 있다. 직렬-병렬 구조는 발전기, 전동기, 그리고 속도 분배를 위한 유성 기어를 이용하여 주로 구현되고 있고, 최근에는 다양한 새로운 형태의 전동기가 개발되어 이를 구동부에 적용하는 것에 관한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 이 중 고정자를 회전자에 독립적으로 회전시킬 수 있는 새로운 형태의 전동기를 사용하는 구조에 관한 내용을 다룬다. 위의 전동기는 기존 구조에서 유성 기어 및 발전기의 역할을 대체하여 토크 분배 및 전기적 출력 변환을 수행할 수 있다. 또한, 회전하는 고정자에 인버터 회로를 탑재하여 슬립 링 대신 회전하는 고정자에 전력을 공급하는 방식을 제안한다.
입력이 최소가 되는 자속의 값을 찾는 유도전동기 고정자자속기준제어의 최대효율제어방법을 제안한다. 제안한 방법에서, 정해진 자속의 값만큼씩 기준자속의 값을 변화시키면서 직류링크에서 측정된 입력의 값이 최소가 되는 기준자속의 값을 찾는다. 또한 철손저항을 고려한 유도전동기의 모델을 이용하여 철손저항을 고려한 토크, 슬립각 속도, 비간섭 보상전류식을 사용한다. 시뮬레이션 및 실험결과를 통해서 제안한 방법의 효과를 입증한다.
본 논문에서는 유도전동기 자속기준제어에 필요한 회전자 자속각 연산을 위한 새로운 자속 연산기를 제시한다. 순수 적분기로 구성된 자속연산기를 사용하여 전압, 전류 정보로부터 실제 회전자 자속을 추정하였다. 제안된 자속 연산기에서는 순수 적분기의 드리프트(drift) 문제를 해결하기 위한 새로운 보상 방법을 도입하였으며, 전동기 속도는 추정된 자속각과 추정된 슬립 주파수로부터 연산하였다. 제안된 방법의 성능을 실험을 통하여 입증하였다. 제안된 시스템의 정경속도의 1/100 이하에서도 안정되게 운전되는 것을 실험결과로부터 확인하였다.
본 논문에서는 심플로러를 이용하여 실제와 가장 유사한 DFIG (Doubly-Fed Induction Generator)를 모사하였다. 이를 위해서 실제 바람과 유사한 속도 명령을 룩업 테이블로 만들어 대체하였고 실제 전기기기의 파라미터 값을 입력하였다. 그동안 풍력 발전에 있어서 발전기는 주로 매트랩등둥을 이용해서 DFIG를 구현하였기에 실제와 다소 다르고 모의실험으로 대체하기 매우 어려웠지만 심플로러(Simplorer)를 이용하여 실제와 가장 유사한 모의실험 세트를 구현하였다. 우선 터빈의 역할을 담당하는 전동기는 SVM 벡터제어를 이용하여 속도제어를 실시하였고 발전기는 슬립링을 가지고 있는 권선형 유도전동기를 사용하여 DFIG의 구조를 갖추었다.
유도전동기의 속도 제어를 원활하게 수행하기 위해서는 필요한 회전자 속도 정보를 얻어야 한다. 속도 정보를 얻으려면 센서를 사용하여 얻어야 하지만, 센서를 사용하지 않고 적절한 알고리즘을 이용하여 얻을 수도 있다. 속도 정보를 얻기 위해서 모델 기준 적응 시스템(MARS; model reference adaptive system)을 사용하여 시스템을 설계 하였고, 유도전동기의 속도 제어 방식 중에 하나인 간접 벡터 제어 방식으로 전동기의 전류와 회전자 파라미터 값으로부터 연산된 슬립 주파수를 회전자 속도와 합하여 자속의 위치 정보를 얻어내는 방식을 사용하였다. 실제 자속 정보 없이도 넓은 속도 영역에서 간단하게 순시 전류 제어를 행할 수 있으며 제어기의 구조가 간단하다는 장점을 가질 수 있다. 따라서 본 논문에서는 간접 벡터 제어 방식을 기반으로 제어 시스템을 구성하였고, 이를 실현하기 위해 필요한 회전자 속도 정보를 센서로 사용하지 않고 개발한 지능형 알고리즘으로 추정하여 유도전동기의 속도 제어 시스템을 개발하였다.
마그네트 기어를 이용하면 기계적인 접촉없이 동력을 전달할 수 있다. 마그네트 기어 기반 감속 시스템에서 종동축은 구동축으로부터 분리되어있기 때문에 시스템은 제한된 공극 강성으로 부하 변화에 대응해야하는 2관성 공진 시스템이다. 종동축 즉, 저속측은 구동축 인가 토크만으로 제어되고 갑작스런 외란에 따라 일반적인 기계식 기어 시스템과 달리 과도한 진동이나 슬립이 발생할 수 있다. 따라서 저속측에 인가되는 부하 등의 외란은 실시간으로 측정되거나 추정되어야 한다. 본 논문에서는 고조파 조절기 일체형 마그네트 기어를 이용한 감속 시스템의 저속측 속도 제어를 위한 전상태 되먹임 제어기를 제안하고 이를 전산 모의 시험과 실험을 통해 검증하였다. 저속측 부하를 추정하기 위해 새로운 상태변수를 도입하여 관측기를 설계하였으며 이를 기반으로 하는 전상태 제어기를 통한 외란에 대한 강건성은 2자유도 PI 속도 제어기와 비교하였다. 상대적으로 짧은 시간안에 극의 슬립이 보정되는 것을 확인하였으며 추정된 변수는 실제 측정 결과와 유사한 경향을 나타내었다. 이러한 결과는 마그네트 기어 감속기의 서보 시스템으로의 응용 가능성을 담보해주는 결과인 것으로 판단된다.
This paper investigates the multi-pass wet wire drawing process considering the slip between the wire and the capstan. The production of fine wire through multi-pass wet wire drawing process would be impossible without backtension. The backtension is affected by many process parameters, such as slip, dies reduction, coiling number of wire at the capstan, machine reduction, characteristic of lubricant etc. Up to date, die design and dies pass schedule of multi-pass wet wire drawing process have been performed by trial and error of expert in the industrial field. In this study, an analysis program which can perform the analysis and considering the effect of slip at each capstan was developed. The effects of many important parameters (drawing force, backtension force, needed power, slip rate, slip velocity rate etc.) on multi-pass wet wire drawing process can be predicted by this developed program. It is possible to obtain the important basic data which can be used in the pass schedule of multi-pass wet wire drawing process by using this developed program.
본 논문은 PWM 인버터로 구동되는 유도전동기에서 시변의 파라미터 변동에 강인한 속도제어 및 모타토크의 제어기법을 제안하였다. 제어계는 적응알고리즘을 이용한 슬립주파수형 벡터제어에 기초를 두고 있으며, 제어기내에서 슬립주파수연산, 모타토크연산 및 비간섭제어에 사용되는 파라미터가 운선조건에 따라 변함으로써 발생되는 제어기 성능저하를 파라미터 적응동정에 의하여 개선함으로써 제어의 정밀도를 향상시키고자 하였다.
수중 통신망의 매체접속제어 (MAC: Medium Access Control) 프로토콜 설계 시 반드시 고려되어야할 사항은 초음파의 느린 속도로 인한 긴 전파 지 연, 동기화의 어려움, 그리고 수중 환경에서 배터리 충전의 어려움으로 인한 전력 소비 문제 등이다. 본 논문에서는 TDMA 기반의 매체접속제어 프로토콜이 가지는 동기화 문제, 채널 효율 문제를 해결하고, 경쟁기반 프로토콜이 가지는 충돌율로 인한 전송 효율 저하 문제를 보완하는 매체접속 제어 프로토콜을 제안하였다. 슬립 모드를 도입하여 효율적인 전력 사용으로 에너지 소비를 줄였고, 채널 효율 증가 및 충돌율 감소를 통해 전송 효율을 증가시켰다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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