계산한 N 축 전류를 이용한 교류 전동기 구동 시스템의 전류 스케일링 이득 오차 보상에 관한 연구

Abstract

교류 전동기를 구동하기 위한 벡터 제어 기법은 전류 제어를 기본으로 한다. 전류 제어에서 정확한 전류의 측정은 필수적이다. 디지털로 구성된 제어기에서 전류는 전류 센서, 저역 통과 필터, A/D 컨버터 등으로 구성된 전류 측정 회로를 거쳐 측정된다. 이때, 전류 측정 회로의 비이상적인 요소로 인하여, 실제 전류와 측정된 전류의 사이에 오차가 발생한다. 전류 측정 오차는 오프셋 오차와 전류 스케일링 이득 오차로 분류할 수 있으며, 오프셋 오차의 경우, 인버터 정지 상태에서 측정된 전류 값의 평균을 취하는 방식으로 쉽게 보상이 가능하다. 전류 스케일링 이득 오차의 경우, 전류 제어기 출력을 이용한 보상 방법이 연구되어 왔다. 하지만 이 방법은 필연적으로 인버터 비선형성의 영향을 받는다. 보상 성능을 향상시키기 위해, 전류 제어기 출력을 사용하지 않는 새로운 보상 방법이 필요하다.

제안된 방법은 3 상의 전류를 모두 측정할 경우, 전류 스케일링 이득 오차가 계산한 n 축 전류에 미치는 영향을 분석하였다. 분석 결과를 바탕으로 3 상의 전류 스케일링 이득은, 정지 좌표계 상에서 d-q 축 전류 제어를 수행하고 계산한 n 축 전류를 통해, 추정된다. 이 후, 추정한 스케일링 이득을 기반으로 전류 스케일링 이득에 대한 보상을 수행한다. 엘리베이터 시스템에서 실험을 수행하였으며, 실험 결과는 제안된 방법의 타당성을 입증한다. 제안된 방법은 구현 방식이 간단하므로, 실제 산업계에 쉽게 적용할 수 있다.