• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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• pp.1089-1090
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• 2011

This paper presents a novel two-phase two-pole permanent magnet synchronous motor (PMSM) with asymmetric U-core stator structure. The construction and parameters of the novel two-phase U-core PMSM are compared with a conventional U-core single-phase PMSM (SPMSM). Then transient characteristics such as torque, back-emf, and power loss of the both PMSMs are analyzed by using 3-D Finite Element Method (FEM). Under the same condition of rated input current, synchronous speed, similar dimensions and volume, FE results show that the two-phase PMSM with U-core stator has significantly less torque ripple than single-phase U-core PMSM, with similar power loss and efficiency.

• 전기전자학회논문지
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• 제24권4호
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• pp.954-960
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• 2020

본 논문은 단상 영구자석 동기전동기의 속도 가변형 비례공진 전류제어 기법을 제안한다. 단상 영구자석 동기전동기는 전자기적 특성상 고정자 전류와 역기전력의 위상차에 따른 부토크 및 영토크가 발생하며 센서리스 운전 시 낮은 고정자 저항과 인덕턴스로 인해 과전류 제한이 필요하다. 이러한 조건하에서 전류제어를 위해 3상 교류 전동기에 사용되는 벡터 제어를 이용할 경우, 좌표변환, 역좌표변환 및 가상의 dq축 성분을 생성하는 과정이 필요하다. 하지만, 단상 영구자석 동기전동기의 자기적 특성을 고려하여 제안한 속도 가변형 비례공진 전류제어 기법은 3상 교류 전동기에 사용되는 좌표변환 과정이 필요하지 않다. 본 논문에서는 가변 비례공진 전류제어 기법을 이용하여 안정적인 기동 성능을 확인하며 일정 속도 도달 시 위치 센서 없이 단상 영구자석 동기전동기의 수학적 모델 기반 센서리스 제어로 제안한 전류제어 기법의 효용성을 다수의 실험을 통해 검증하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.115-120
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• 2021

본 논문에서는 비례공진 전류제어기 기반의 단상 영구자석 동기전동기의 운전 알고리즘을 제안하였다. 일반적으로 단상 영구자석 동기전동기의 경우 회전자의 형상에 따른 비대칭 공극이 발생할 수 있으며, 이는 고속 운전시 소음과 진동의 원인이 된다. 따라서 본 논문에서는 제어 안정성이 뛰어난 비례공진 전류제어기를 적용한 단상 영구자석 동기전동기의 운전 알고리즘을 제안하였다. 비례공진 전류제어기법은 정상상태 오차가 없고 왜란에 대해 비교적 강인한 특성을 가지고 있으며, 복잡한 연산과정 없이 교류입력의 정상상태를 제거할 수 있다. 제안한 알고리즘의 유효성과 타당성을 실험을 통해 검증하였다.

• 전력전자학회논문지
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• 제27권1호
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• pp.80-83
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• 2022

This paper proposes an initial rotor polarity detection algorithm of a single-phase permanent magnet synchronous motor (SP-PMSM) related to stable open-loop starting for sensorless operation. Generally, the SP-PMSM needs an asymmetric air-gap structure to can avoid the initial starting failure at zero torque point. Therefore, the rotor polarity information can be obtained by using the DC offset current direction of a stator current through a high frequency voltage injection into an SP-PMSM with an asymmetric air gap. In this paper, the proposed rotor initial polarity detection algorithm is verified through several experimental results.

• Journal of Power Electronics
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• 제11권4호
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• pp.401-407
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• 2011

In order to enhance torque density of five-phase permanent magnetic synchronous motor with third harmonic injection for electric vehicles (EVs) applications, optimum seeking method for injection ratio of third harmonic was proposed adopting theoretical derivation and finite element analysis method, under the constraint of same amplitude for current and air-gap flux. By five-dimension space vector decomposition, the mathematic model in two orthogonal space plane, $d_1-q_1$ and $d_3-q_3$, was deduced. And the corresponding dual-plane vector control method was accomplished to independently control fundamental and third harmonic currents in each vector plane. A five-phase PMSM prototype with quasi-trapezoidal flux pattern and its fivephase voltage source inverter were designed. Also, the dual-plane vector control was digitized in a single XC3S1200E FPGA. Simulation and experimental results prove that using the proposed optimum seeking method, the torque density of five-phase PMSM is enhanced by 20%, without any increase of power converter capacity, machine size and iron core saturation.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권3호
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• pp.1020-1026
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• 2019

본 논문에서는 단상 영구자석 동기 전동기의 고속 센서리스 운전을 위한 회전자 자극 검출 알고리즘을 제안한다. 일반적으로 단상 영구자석 동기 전동기의 센서리스 운전은 오픈 루프 기동 후 특정 속도 영역에서 센서리스 운전으로 전환된다. 이와 같은 오픈 루프 기동 과정에서 단상 영구자석 동기 전동기의 일정한 회전 방향을 유지하기 위한 회전자 자극의 검출이 필수적이다. 본 논문에서는 자기적 비대칭을 갖는 단상 영구자석 동기 전동기의 특성을 고려하여 전류 제어기 기반의 옵셋 전류 및 고주파 전압 신호를 활용한 회전자 자극 검출 기법을 제안한다. 제안한 알고리즘은 다수의 실험을 통하여 회전자 자극 검출의 유효성과 유용성을 확인하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권2호
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• pp.622-627
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• 2019

본 논문에서는 비대칭 공극을 갖는 단상 영구자석 동기 전동기의 센서리스 운전을 위한 초기 회전자 위치 검출 알고리즘을 제안한다. 일반적인 센서리스 운전 기법 중 역기전력 기반의 센서리스 제어는 영속 및 저속운전에서 역기전력 정보를 추정하기 어렵다. 이를 위해 오픈 루프 기동 기법이 필수적으로 요구되고 일정한 방향으로의 회전을 위해서는 회전자의 초기 위치 검출이 반드시 필요하다. 본 논문에서는 단상 영구자석 동기 전동기의 자기적 특성을 이용하여 고주파 전압 주입 신호에 옵셋 전압을 추가하여 회전자 자극을 검출하는 기법을 제안한다. 다수의 실험 결과를 통하여 제안된 알고리즘의 유효성과 유용성을 검증하였다.

• ETRI Journal
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• 제37권6호
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• pp.1154-1164
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• 2015

This paper proposes a fully sensorless driver for a permanent magnet synchronous motor (PMSM) integrated with a digital motor controller and an analog pre-driver, including sensing circuits and estimators. In the motor controller, a position estimator estimates the back electromotive force and rotor position using a sliding-mode observer. In the pre-driver, drivers for the power devices are designed with a level shifter and isolation technique. In addition, a current sensing circuit measures a three-phase current. All of these circuits are integrated in a single chip such that the driver achieves control of the speed with high accuracy. Using an IC fabricated using a $0.18{\mu}m$ BCDMOS process, the performance was verified experimentally. The driver showed stable operation in spite of the variation in speed and load, a similar efficiency near 1% compared to a commercial driver, a low speed error of about 0.1%, and therefore good performance for the PMSM drive.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권3호
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• pp.93-98
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• 2022

본 논문에서는 풀 브릿지 인버터의 비선형성을 고려한 단상 영구자석 동기 전동기의 오픈 루프 기동성을 개선하기 위한 구형파 전압 주입 기법을 제안한다. 일반적으로 단상 영구자석 동기 전동기는 3상 교류기와 달리 풀 브릿지 인버터를 채택하고 있으며 대칭 공극으로 자기 회로를 설계할 경우, 영토크 지점의 특정 위치에서 기동이 불가능할 수 있기에 비대칭 공극 설계가 요구된다. 이러한 단상 영구자석 동기 전동기의 구동 특성상 센서리스 운전 모드의 오픈 루프 제어시 기동 실패의 가능성이 상당히 높다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 인버터의 비선형성을 고려한 구형파 전압을 인가하여 기동 성능을 개선하는 기법을 제안하고자 한다. 제안한 알고리즘은 다수의 실험을 통해 타당성을 검증하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 전력전자학술대회
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• pp.400-401
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• 2019

본 논문에서는 전동기 제정수와 전압 및 전류제한 값에 따른 단상 영구자석 동기전동기의 능력곡선을 분석하였다. 역기전력 상수와 고정자 인덕턴스 및 전압 전류 제한값에 따라 영구자석 동기전동기의 능력곡선이 변하게 되며, 최대토크를 얻을 수 있는 인가전압의 크기 및 위상이 결정된다. 제안한 능력곡선의 분석방법을 통하여 얻은 최대토크에서의 인가전압을 컴퓨터 모의실험으로 검증하였다.