• 대한기계학회논문집A
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• 제34권12호
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• pp.1885-1891
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• 2010

풍력터빈의 토크제어는 정격풍속 이하에서 매우 중요하다. 토크제어의 주된 목적은 바람이 가진 공기역학적 파워로부터 최대의 파워를 얻도록 하는 것이다. 풍력터빈의 토크제어 방법은 토크모드 제어와 속도모드 제어로 크게 두 경우로 구분된다. 토크모드 제어는 풍력터빈에서 잘 알려지고 전통적으로 사용되는 방법으로 발전기 회전속도의 제곱에 비례하도록 발전기의 토크크기를 발생시킨다. 속도모드 제어에서는 발전기의 토크크기를 발생하기 위하여 PI 제어기를 사용한다. 본 논문에서는 실제 풍속이 난류인 점을 고려하여 2.75 MW 풍력터빈을 대상으로 두 토크제어 방법을 적용한 수치실험 결과를 제시하고 응답특성을 비교한다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.140-140
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• 2017

4륜 장착 자동차의 토크 전달은 2륜 구동, 4륜 구동 모드를 간단히 전환하는 방식(part time 4WD)과 항시 사륜 구동 모드에서 전후륜의 토크 전달비를 제어하는 방식(AWD, all wheel drive)이 있다. 경제의 발달에 따라서 취미 인구의 확대로 국내에만 180만 명의 R/C car 사용자가 있다. 이 중 2WD-4WD의 전환을 differential lock mechanism으로 구현한 수입산 모델의 가격이 1,000,000원을 호가하지만 가변 제어 방식이 아닌, 정차 후 2-4륜 구동 전환 방식을 적용하고 있으며 상대적으로 내구성이 떨어진다. DC motor의 출력이 늘어나고 배터리의 성능이 좋아진 현재 소형 RC car의 최고 속도는 80 km/h 정도로 빨라졌다. 그러나 마찰 계수가 낮은 노면(실내의 대부분 평활 처리된 복도)에서는 2륜 구동 모드의 활용도가 매우 낮다. 미끄러운 노면에서 후륜 구동 모드로는 oversteer가 발생하여 차량이 스핀하기 쉽고 전륜 구동 모드로는 understeer가 발생하여 제대로 된 코너링이 어렵다. 상시 4륜 구동 모드는 에너지 소모가 크고 전후륜이 tight coupling되어 있는 문제 때문에 일반적인 노면에서 부드러운 코너링이 잘 이루어지지 않는 문제가 있다. 본 연구에서 제안하는 방식은 그림 1와 같이 center shaft의 중간에 영구 자석으로 만들어진 토크 전달용 판이 있고 그 사이에 자계를 차폐할 수 있는 강자성체 셔터를 서보 기구에 연결하여 서보 회전각에 따라서 구동 쪽의 토크가 피구동축으로 전달되는 양을 연속 가변제어할 수 있다. 토크 전달용 판의 차폐 면적에 따른 토크 전달양을 전/후륜 바퀴의 Static torque를 통해 측정하였으며(그림 2), 공중 상태에서 즉 공기저항만을 고려한 상태에서의 RPM 회전수 차이 측정(그림3)을 통해 구동 쪽의 회전수가 피구동축으로 전달되는 양을 측정하여 연속가변 토크 제어 전달 기구의 성능을 확인하였다. 이 기구는 현재 1차적으로는 remote controller의 ch 3(ON/OFF제어 방식)에 연결하여 특정한 양의 토크를 전륜 쪽으로 보낼 수 있도록 구현이 가능하며, ch 2(PID제어 방식)에 연결하여 연속 가변 조절이 가능하도록 구현이 가능하다. 부가적으로 Arduino board를 내장하여 전후륜의 휠센서에서 입력되는 신호를 감지하여 자동적으로 전후륜에 배분되는 토크를 제어할 수 있도록 설계 중에 있다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제16권6호
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• pp.5-11
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• 2013

Torque control methods of wind turbine are mainly classified into two methods: torque-mode and speed-mode methods. The traditional torque-mode method, in which generator torque proportional to square of generator speed is determined, has been chosen in many wind turbines but its response is slower as they are larger in multi-MW size. Torque control methods based on both speed-mode and torque-mode can be used to make response of wind turbine faster. In this paper, two torque control methods based on the traditional torque-mode method are applied to a 2.75 MW wind turbine. It is shown through some simulation results for real turbulence wind speeds that torque control method based on torque-mode has the merit of reducing fluctuations of generated power than PI controller based on speed-mode.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 전력전자학술대회
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• pp.408-409
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• 2019

PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor)의 약자속 제어 시 인버터를 6-스텝 모드까지 운전함으로써 전동기의 출력 토크 능력을 최대로 활용할 수 있다. 그러나 6-스텝 동작을 위해 일반적으로 사용되는 정적 과변조 기법의 경우 구현이 복잡하며, 과도 상태에서의 동작이 고려되지 않기 때문에 토크 응답 특성이 저하된다. 이에 비해 구현이 간단한 동적 과변조 기법을 사용하는 경우 전압변조지수 증가에 따라 인버터의 전압 이득이 1보다 비선형적으로 크게 작아지기 때문에 6-스텝 모드에서의 운전이 힘들다. 이에 본 논문에서는 구현이 용이한 동적 과변조 기법에 대해 과변조 성능이 향상되도록 하는 방법을 제안하며, 제안된 방법에 의해 인버터가 6-스텝 모드까지 운전될 수 있으므로 구동 전동기의 출력 토크 능력을 최대한으로 활용할 수 있으며, 향상된 토크 응답 특성을 얻을 수 있다.

• 전력전자학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.361-368
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• 2010

본 논문에서는 스테핑 전동기의 고속 위치제어기를 제안하였다. 제안된 위치제어기는 폐루프 및 오픈루프 제어모드를 모두 가지고 있으며, 위치 제어를 위해 직접 토크 각도를 제어하는 방식을 적용하였다. 제안된 스테핑 전동기의 위치제어기는 고속 운전상태에서 위치결정 오차를 감소시키기 위해 메모리에 속도에 따른 내장된 토크 각도와 PI 제어기를 통하여 토크각도를 결정하는 폐루프 제어모드로 동작한다. 제안된 폐루프 제어모드에서 메모리에 내장된 토크각도는 선행적으로 속도에 따른 전동기의 토크각도를 룩-업 테이블로 저장하여 제어량을 결정하게 되므로, 빠른 응답특성을 가지게 되며, 부하 및 관성에 따른 위치오차는 PI 제어기의 제어량에 의해 보상되어질 수 있다. 또한, 저속 운전상태와 정지상태에서는 3가지로 구분된 오픈루프 제어모드가 각각 잔여 위치오차를 보정하게 되며, 급속 정지상태에서의 다이나믹 브레이크 동작을 지원하게 된다. 제안된 위치제어기는 2상 스테핑 전동기의 실시험을 통하여 그 성능을 검증하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2012년도 추계학술대회 논문집
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• pp.225-226
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• 2012

본 논문은 스위치드 릴럭턴스 전동기의 순시 토크 맥동 저감 기법을 제안한다. 스위치드 릴럭턴스 전동기는 일반적으로 이중 돌극형의 구조로 인한 토크 맥동과 소음 발생의 단점을 갖는다. 본 논문에서 제안하는 제어 기법은 퍼지 로직 기반의 최적 턴 오프각 제어와 슬라이딩 모드 제어 기반의 토크 지령 보상 기법을 결합하여 순시적으로 발생하는 토크 맥동을 보상한다. 750W급 전동기 모델의 시뮬레이션 결과는 제안하는 제어 기법의 우수성을 보인다.

• 전력전자학회논문지
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• 제5권5호
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• pp.427-434
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• 2000

본 논문은 유도전동기의 직접벡터 제어 시스템에서 전동기가 기동 시 토크 충격없이 부드럽게 기동할 수 있는 기동기법을 제시한다. 정지모드에서는 고정자 전류만으로 고정자자속을 계산하는 방식을 사용하며, 기동 후 직접 벡터제어 모드에서는 프로그램어블 3-단계 저역필터로 고정자자속을 계산한다. 정지모드에서 직접벡터제어 모드로 변환 시 3-단계 저역필터의 시간지연으로 고정자 자속이 급격히 감소되어 토크 역시 갑자기 감소된다. 본 논문에서는 전동기가 기동 시 토크 충격을 방지하기 위한 고정자 자속의 피이드포워드 제어 기법을 제시하고, 시뮬레이션 및 실험을 통하여 이 기법의 타당성을 확인한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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• pp.963-964
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• 2011

본 논문에서는 세탁기용 DD모터로 사용되고 있는 BLDC를 대신하여 외전형 Switched Reluctance Motor (SRM) 타입으로 세탁기의 부하에 따라 저속/고토크인 세탁모드, 고속/저토크인 탈수모드의 특징에 만족시키는 전동기를 설계한다. 이와 같은 특징을 고려하여 외전형 SRM의 극 조합을 12/8, 18/12, 30/20, 36/24에 대해 설계하고 FEM을 통해서 특성을 해석한다. 이 중 세탁기용 전동기에 알맞은 구조를 선정하고자한다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제19권8호
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• pp.85-93
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• 2005

본 논문에서는 고속 드라이브를 위하여 IPMSM의 약계자 영역에서 최대 토크제어를 제시한다. 최대 토크동작을 위하여 최적 d축 전류를 결정하고 이 전류를 각 제어모드에서 사용한다. 최대 토크를 발생하기 위하여 전류 조절기의 출력인 인버터의 출력전압은 DC 링크전압을 최대로 이용한다. 제어모드의 원활한 전이는 지령신호에 기초하여 자동적으로 수행한다. 본 논문에서 제시한 최대 토크제어로 IPMSM 드라이브에 적용시험을 한다. 그리고 시험결과의 응답특성을 다양하게 분석하여 본 논문의 타당성을 입증한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권3호
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• pp.173-180
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• 2017

정격풍속 이하에서 풍력발전기의 토크 제어기는 최대 출력 파워를 얻기 위하여 중요하다. 토크 제어의 주된 목적은 바람이 가진 에너지로부터 최대의 출력 파워를 얻도록 하는 것이다. 이를 위하여 최적모드게인을 이용하여 발전기 속도의 제곱에 비례하도록 발전기의 토크 크기를 조절하는 방법이 많이 적용되었다. 그러나 이 제어 방법은 풍력발전기가 수 MW급으로 대형화될수록 응답이 느려진다. 본 논문에서는 토크 제어기의 응답을 빠르게 하기 위하여 공력 토크의 로터 속도 비선형 파라미터를 제어 게인으로 이용하여 추가적인 토크 크기를 조절하는 방법을 고려하였다. 로터 속도 비선형 파라미터의 계산 시에 온라인 경우와 오프라인 경우를 각각 살펴보았다. 2MW 풍력발전기에 대하여 실제 난류 풍속에 대하여 수치실험을 수행하여 오프라인 경우가 출력 파워를 더 향상시키고 실용적임을 보인다.