위치정보 오차에 의한 자속 변동을 고려한 SPMSM의 H∞ 전류제어기 설계

Abstract

영구자석 동기전동기는 그 특성이 우수하여 순시 토크 제어가 필요한 AC 서보 드라이브에서 많이 이용되고 있다. 서보 드라이브 제어에서 전류 제어의 성능은 토크 제어와 속도 제어의 성능에 직접적으로 영향을 미치므로 중요한 역할을 한다. 영구자석 동기전동기의 수학적 모델과 벡터제어를 위한 동기 좌표축으로의 변환 과정을 통해, 좌표 변화과정에서 위치 오차가 발생시키는 전류 리플을 확인하였다. 엔코더 양자화 오차와 같은 비선형 요소에 의한 전류 리플을 비구조화 불확실성의 형태로 다루었으며, 출력측 섭동에 대한 제어기를 설계하였다. 불확실성의 크기와 특성을 파악하기 위해 시뮬레이션을 통한 분석을 수행하였다. 본 논문에서 제안하는 전류 제어기는 Optimal Control과 Mixed-Sensitivity에 기반을 두고 설계하였다. 설계된 전류 제어기는 루프 성형(Loop Shaping) 방법을 이용하여 PI 제어기에 비해 저속 영역에서의 루프 이득을 크게 할 수 있었다. 설계된 제어기를 시뮬레이션과 실험을 통해 비선형 모델에 직접 적용함으로써 저속 영역에서 제어 성능의 개선을 확인할 수 있었다.