IPMSM의 인덕턴스 산정에 관한 연구

Abstract

본 논문에서는 현재 산업계에서 많은 관심을 보이고 있는 매입형 영구자석 동기 전동기(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor: IPMSM)의 d-q축 인덕턴스 산정 방법을 다룬다. IPMSM의 파라미터 중 d-q축 인덕턴스는 역기전력과 함께 전동기 특성을 결정 짓게 된다. 따라서 정확한 산정이 필수적이며 일반적으로 유한요소 해석(Finite Element Method: FEM)을 통해 자기에너지나 쇄교 자속으로부터 계산 된다. 쇄교 자속을 이용한 d-q축 인덕턴스 산정은 무부하와 부하시 쇄교 자속의 기본파 값과 그 위상차를 갖고 계산하게 된다. 실제의 IPMSM운전에서 전류는 제어 알고리즘을 통해 정현파에 가깝게 인가 되지만 전압의 경우 실제 운전에서는 고조파 인덕턴스로 인해 많은 고조파를 포함하게 되고 철손의 영향도 나타나게 된다. 따라서 정현파 전압을 가정하고 계산된 등가회로 시뮬레이션 결과에 비해 실험 시 측정전압은 커지게 되어 예상했던 전압 이상이 필요하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 고조파 인덕턴스를 기본파 인덕턴스에 더하여 고조파 인덕턴스와 고조파 철손의 영향을 동시에 반영하였다. 본 논문에서 제시된 인덕턴스 산정을 위해서 FEM, 철손 해석, 등가회로 시뮬레이션이 동시에 이용되었으며 기존의 FEM을 이용한 기본파 쇄교 자속을 이용한 인덕턴스 산정 결과, 시험을 통한 산정 결과를 비교하여 연구 결과의 타당성을 검증 하였다.