• 제목/요약/키워드: 유압구동

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고속철도차량의 EMB 적용을 위한 3상 IPMSM의 설계 및 제동압부력 제어 (A Design Method of Three-phase IPMSM and Clamping Force Control of EMB for High-speed Train)

  • 백승구;오혁근;곽민호;김석원
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제19권4호
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    • pp.578-585
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    • 2018
  • 본 논문은 고속철도차량에 전기기계제동장치(EMB : Electric Mechanical Brake)를 적용하기 위한 주요 구성품인 3상 매입형영구자석동기전동기(IPMSM : Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)의 설계방법과 이를 이용한 인버터 제어시스템의 압부력제어 시뮬레이션 방법을 제안한다. 최근 자동차에서 주로 사용하는 유압식 제동장치는 유압을 발생시키기 위해 필요한 오일류와 유압 라인의 관리, 유지보수성 및 유압펌프의 동작으로 인한 효율성 등이 문제로 제기되면서 EMB에 대한 관심이 높아지고 있으나 비용증가 및 안전측면의 보완이 지속적으로 요구되고 있다. 공압식 제동장치를 주로 사용하는 철도차량은 EMB 시스템을 적용할 경우 차량 하부에 큰 공간을 차지하는 공기압축기, 제동공기통 및 연결 배관 등의 부품이 필요하지 않으므로 50% 이상의 소형화가 가능하며 인버터를 적용한 전동기 구동방식으로 인하여 상대적으로 빠른 응답속도와 정밀제어를 통해 공주거리를 단축시킬 수 있는 장점을 갖는다. 또한, 철도차량은 다수의 제동장치가 제동력을 분담하는 구조로 설계되어 자동차와 비교하여 EMB 적용이 안전측면에서 유리하다. 본 논문에서는 JMAG을 활용하여 고속철도의 제동 캘리퍼와 제동력 출력에 적합한 모터설계 및 전자계해석을 수행하였다. 제동 압부력 제어 시뮬레이션을 위해 기계구동부는 기존 EMB 시스템에 주로 적용된 볼스크류 형태의 동작방식과는 달리 고속철도차량에 적용된 편심축 회전을 이용한 구동방식으로 모델링하였다. IPMSM 제어를 통한 제동압부력 및 제동력 출력결과는 Matlab/Simulink를 활용하여 JMAG의 IPMSM 모델과 co-simulation을 통해 보였으며 결과의 타당성은 차세대고속철도(HEMU-430X)의 제동사양과의 비교를 통해 검증하였다.

상온기체 블로우다운 방식을 사용한 유도무기용 유압식 구동장치의 공압부에 대한 모델링 및 시뮬레이션 (Modeling and Simulation of the Pneumatic Part in a Cold Gas Blow-Down Type Hydraulic Actuation System for a Missile)

  • 박희승
    • 드라이브 ㆍ 컨트롤
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    • 제13권3호
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    • pp.1-7
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    • 2016
  • A cold gas blow-down hydraulic actuation system is widely used in missiles that require an actuation system with a fast response time under a limited space with a short operating time and large loads on the actuators. The system consists of a pneumatic part that supplies the regulated high-pressure gas to a reservoir, and a hydraulic part that supplies pressurized hydraulic oil to the actuators by the pressurized gas in the reservoir. This paper proposes a mathematical model to analyze and simulate the pneumatic part of an actuation system that supplies the operating power to the actuators. The mathematical model is based on the ideal gas equation and also considers the models for heat transfer. The model is applied to the pressure vessel and the gas part of the reservoir, and the model for the pneumatic part is established by connecting the two models for the parts. The model is validated through a comparison of the simulation results with the experimental results. The comparison shows that the suggested model could be useful in the design of the pneumatic part of a cold gas blow-down type hydraulic actuation system.

직접 구동형 서보밸브와 전진 보상기를 적용한 유압식 토크 부하 시뮬레이터의 설계에 관한 연구 (The Study of the Design of a Hydraulic Torque Load Simulator Equipped with a Direct Drive Servo Valve and a Feed forward Compensator)

  • 이성래
    • 드라이브 ㆍ 컨트롤
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    • 제15권1호
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    • pp.16-27
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    • 2018
  • Hydraulic torque load simulator is essential to test and qualify the performance of various angle control systems. Typically a flapper-type second stage servovalve is applied to the load simulator, but here the direct drive servovalve, which is a kind of one-stage valve and affected by the large flow force, is applied. Since the torque load is applied not to the stationary shaft but to the rotating shaft of the angle control system, the controlled torque of load simulator is not accurate due to the rotating speed of the angle control system. A feedforward compensator is designed and applied to minimize the disturbance-like effect. A mathematical model is derived and linearized to analyze the stability, accuracy and responsiveness of the torque load simulator. The parameter effects of a controller, servovalve, hydraulic motor, rotating spring shaft are analyzed and summarized. The goodness of the linear analysis is verified by the digital computer simulations using both the linear and nonlinear mathematical models.

능동제어식 현가계의 유압 구동장치에 대한 단순화 모델 유도 (Deduction of a Simplified Model for the Hydraulic Actuator for a Low-band Type Suspension System)

  • 김동윤;홍예선;박영필
    • 한국자동차공학회논문집
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    • 제2권4호
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    • pp.27-38
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    • 1994
  • In this paper, a simplified model of a hydraulic actuator system for a low-band type active suspension system is derived. To reduce the order of model, time constants of each chamber in hydraulic system are neglected except that of an accumulator. And the dynamics of a spool in the pressure control valve is regarded as a first-order system. The step response and the frequency response of the simplified second-order simulation model exhibit a good agreement with those of the actual system as well as those of the tenth-order simulation model. It is possible to simplify the tenth-order model to the second-order one. The low-band type active suspension model is built up by combining of a quarter car model test rig to testify the validity of the simplified model. The experimental results of suspension characteristics show that the simplified second-order hydraulic actuator model is reasonable to describe the dynamics of the actual hydraulic actuator system for a low-band type active suspension system.

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Electro-Magnetic Brake를 위한 BLAC 구동시스템 (BLAC Drive System for Electro-Magnetic Brake)

  • 전미림;이재현;조관열;목형수
    • 전력전자학회논문지
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    • 제15권4호
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    • pp.335-341
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    • 2010
  • 전기제동 시스템(Electric braking system)은 기존 자동차 시스템에서 사용된 유압 브레이크를 대신하여 전동기를 이용하여 제동력을 얻게 된다. 전기제동은 기존 유압식에 비해 부품의 수가 감소되며 ABS, ESC 등의 응답성 향상 및 제동거리 감소효과를 얻을 수 있다. 본 논문에서는 EMB(Electro-Magnetic Brake)용 BLAC 전동기의 제어기를 개발하였다. 제어 시스템은 BLAC 전동기 구동을 위한 전력변환장치와 속도제어를 위한 디지털제어기로 구성되었으며, 빠른 토크 응답특성을 위해 벡터제어 기법을 적용하였다. 또한 Matlab/Simulink를 이용한 시뮬레이션 및 실험 결과를 제시하여 EMB용 BLAC 전동기의 성능을 검증하였다.