저감 차수 칼만 필터를 이용한 매입형 영구자석 동기전동기의 센서리스 제어

Abstract

본 논문에서는 확장형 유기 기전력(EEMF:Extended EMF)모델을 기반으로 병렬구조의 저감 차수 확장형 칼만 필터를 이용한 센서리스 제어 기법을 제안한다. 기존의 확장형 칼만 필터는 우수한 추정 성능의 장점이 있으나 구현이 어렵고 긴 연산시간이 필요하다. 따라서, 이러한 문제를 해결 하기 위해 제안한 센서리스 제어 기법은 간단한 수학적 구조로 매입형 영구자석 동기전동기 구동에 적합한 확장형 유기 기전력 모델을 이용하여 두 개의 저감 차수 형태로 표현하였으며, 이러한 두 모델은 매 연산 시간마다 확장형 칼만 필터에 의해 번갈아 연산된다. 제안한 기법은 행렬의 차수를 저감하여 확장형 칼만 필터의 연산시간의 단축과 알고리즘 구현의 부담을 줄였으며 안정적인 센서리스 제어를 위해 병렬로 구동하는 두 모델에 의해 추정된 정보를 이용하였다. 또한, 기계적 상수를 사용하지 않아 전동기의 상수로 인한 민감도를 저감하였다. 제안한 기법은 시뮬레이션과 실험을 통하여 안정적인 위치 및 속도 추정 성능을 검증하였으며, 전 차수 확장형 칼만 필터의 연산시간 비교를 통하여 연산시간의 저감을 확인하였다.