본 논문은 CAN을 사용하여 매트릭스 컨버터로 구동되는 천정형 크레인의 총괄제어 기법을 제시하였다. 크레인의 갠추리, 트롤리 및 호이스트 구동용으로 4개 매트릭스 컨버터-유도전동기 구동장치를 직접토크 기법으로 위치 제어한다. 위치제어 알고리즘과 CAN을 사용한 크레인의 총괄제어 기법을 제시하고, 시뮬레이션 및 실험을 통하여 매트릭스 컨버터-유도전동기로 구동되는 크레인의 위치제어 성능을 확인한다.
본 논문에서는 2.5MW급 풍력터빈에 적용된 이중여자 권선형 유도발전기 제어를 위한 풍력발전시스템의 핵심요소인 전력변환장치 제작기술과 풍력발전시스템 제어를 위한 요소기술에 대해 기술한다. 2.5MW급 풍력터빈을 계통연계하기 위해서는 풍력제어기와 컨버터를 설계하고 상호 인터페이스등을 고려하여 적절한 풍속조건에서 계통측에 발전전력을 전달하여야 한다. 또한, 최근 계통 사업자측에서 요구하는 Grid-code에 대응하기 위한 제어알고리즘을 설계하여야 하고, 타워의 진동억제를 위한 축진동 억제 알고리즘 등을 추가로 전력변환장치에 적용하여야 한다. 따라서 본 논문에서는 2.5MW급 풍력터빈용 PCS개발을 위한 각종 제어알고리즘과 H/W설계기술에 대해서 기술한다.
본 논문의 목적은 선회구동장치의 최단시간으로 외란 및 시스템 불확실성에 강인한 구동을 위한 최단시간 강인제어기를 설계하는 것이다. 먼저 선회구동장치의 시스템 식별을 통해 플랜트의 전달함수를 유도하고 얻어진 전달함수를 이용하여 High-gain PDC와 RNTOC의 스위칭 함수를 정의한다. 그리고 각각의 제어 법칙을 적용하여 제어기를 설계한다. 두 제어기의 제어 성능을 시뮬레이션 및 실험으로 입증한다.
최근 전력용 반도체소자를 이용하여 전력의 변환과 제어를 하는 Power electronics가 많은 발전을 하고 있는데 이것을 가장 많이 이용하는 분야는 전동기의 가변속 구동이다. 이중에서 교류전동기의 구동을 위한 가변 주파수 제어장치의 구성을 보면 전압형 Inverter, 전류형 Inverter 및 Cycloconverter등에 의한 것으로 대별된다. 교류전동기의 가변주파수 제어는 농형유도전동기의 경우가 가장 많고 동기전동기는 약간 있는 정도이다. 여기서는 이러한 제어에 쓴이는 전압형 Inverter의 대표적인 회로와 최근에 개발된 펄스폭 제어 Inverter의 동작 원리 및 특징등에 대하여 소개하고저 한다.
본 논문에서는 벡터제어용 유도전동기에 대한 파라미터 추정기법을 제시하였다. 이 제어기법은 실제 운전시의 상태와 동일한 조건하에 추정하므로 고성능의 토크제어가 요구되는 연속공정라인과 같은 산업현장에 용이하게 적용할 수 있다. 또한 출력전압의 추정에 의해 전압센서와 측정장치 같은 부가적인 하드웨어가 필요치 않으며, 추정오차에 대한 고정자 전압의 변동을 관찰함으로써 정확하고 매우 안정적인 추정값을 얻는다. 제안된 기법의 타당성 및 유용성은 모의시험장치와 실제 현장라인의 적용을 통하여 입증하였다.
복합구조제어시스템의 동시최적설계방법에 관하여 연구하였다. 여기에서는 수동제어장치 뿐만 아니라 능동제어장치의 배치와 용량, 제어기 등이 설계변수가 되며 설계인자들의 만족도를 나타내는 선호도함수를 정의하여 이를 이용하여 최적화문제를 정식화한다. 또한 수동 및 능동제어장치의 설계변수로부터 동시에 최적해를 찾아내기 의한 수치적 방법으로 유전자알고리즘을 사용하였다. 지진하중을 받는 다자유도 구조물의 설계에 및 수치모사를 통하여 제안한 방법의 타당성을 검증하고자 하였다.
전력계통에서의 풍력 발전의 설치가 증가하면서 사고 발생시 전체 계통에 대한 신뢰도 및 안정도에 영향을 미친다. 이를 고려한 Fault Ride Through 제어 기법은 보다 안정적인 계통운영을 위한 방안이다. 최근 대부분의 풍력발전시스템은 이중여자 유도형 발전시스템(DFIG)이 설치되는데, 이는 전력변환장치를 이용한 유효 및 무효 전력 제어가 가능한 가변속 풍력발전시스템이다. 본 논문은 PSCAD/EMTDC를 통해 DFIG를 모델링하고 Crow Bar와 Rotor Side Converter의 연계 제어를 이용한 Fault Ride Through 제어 기법을 시뮬레이션 결과를 통해 확인 하였다.
본 연구에서는 기존의 하중제어기법을 보완한 하이브리드 제어기법을 제안하였다. 제안된 하이브리드 제어기법은 기존 하중제어기법에서 발생하는 채터링 현상을 제거하고, 높은 충격흡수효율을 얻을 수 있는 제어기법이다. 제어기 설계를 위해 MR댐퍼가 적용된 착륙장치를 구성하고, 착륙장치의 운동방정식을 유도하였다. 다물체 동역학 해석 소프트웨어인 RecurDyn을 이용하여 시뮬레이션 모델을 구성한 후 하이브리드 제어기를 설계하였다. 본 연구의 하이브리드 제어기는 스카이 훅 제어기를 기반으로 최대 스트럿 하중과 변위를 줄일 수 있으며, 부가되는 하중제어 기법을 통해 고효율의 제어기법을 구현할 수 있다. 채터링 방지를 위해 효율적인 제어기법 스위칭과 입력설계(Input Shaping) 기법을 적용하여 낙하 시뮬레이션을 수행하였고, 각각의 결과를 비교하여 착륙 특성에 대해 성능평가를 수행하였다.
본 논문에서는 구현이 간단하고 강인한 제어특성을 갖는 퍼지제어를 이용하여, 연속적으로 부하와 속도지령이 변하는 전기자동차 구동용 유도전동기가 부하에 무관하게 지령속도를 추종할 수 있는 제어기를 구성하고자 한다. 그리고 유도전동기를 구동하기 위한 PWM(Pulse Width Modulation)파형은 최대출력전압이 높고 디지털구현이 용이한 공간전압벡터 변조법을 이용하여 생성하였다. 제안된 시스템이 빠르고 외란에 강할 뿐만 아니라, 지령 속도에 잘 추종함을 확인할 수 있었다. 따라서 연속적으로 속도지령이 변하고 부하변동을 갖으며, 외란의 영향을 받기 쉬운 전기 자동차의 구동장치에 제안된 퍼지 제어기의 타당성을 입증하였다.
본 논문에서는 유도성 부하를 가지는 위상 변위 풀 브릿지 컨버터(PSFB)의 성능과 다양한 유도성 부하를 갖는 출력 전류의 동적 응답을 향상시키는 새로운 전류 제어 기법을 제안하였다. 누설 인덕턴스 및 유도성 부하를 포함하는 향상된 동적 모델을 사용하였으며, 유도 부하의 변화에 대한 영향을 상세히 분석하였다. 제안된 전류 제어 방식은 위상 여유 사양을 기반으로 설계하였다. 결과적으로 제안된 전류 제어 기법은 기존의 전류 제어 기법과 비교하여 동적 응답을 개선시킬 수 있음을 확인하였다. 설계된 컨트롤러의 성능은 500 A PSFB 컨버터 시스템을 통하여 검증하였다. 이 결과는 초전도 장치와 같이 유도성 부하가 큰 고 전류 애플리케이션에 활용할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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