matlab simulink를 활용한 영구자석형 동기전동기(PMSM) 속도 및 위치제어

소개글

단국대학교 전기기기 및 제어설계 설계과제인
영구자석형 동기전동기(PMSM) 속도 및 위치제어 리포트입니다.
한글 보고서와 mdl파일 압축 첨부하였습니다.

목차

1. 설계개요
2. 기본원리
3. 블락다이어그램 해설
4. 설계결과

본문내용

설계개요
1. 설계주제
영구자석형 동기 모터의 속도제어 및 위치제어

2. 설계사양
①PMSM 10번 모델(7.71Nm 560Vdc 5000RPM-10.2Nm 4pole pairs)사용
②PMSM 무부하 운전(약자계운전이 아님)

3. 설계환경
①소프트웨어: matlab2012a
②운영체제: Windows8.1k 64bit
③프로세서: AMD A4-5000 APU with Radeon HD Graphics 1.5GHz

4. 설계목표
①회전자 각속도의 오버슈트 10%이내
②정착시간(편차가 10% 이내로 진입하는 시간) 0.2초 이내
③정상상태에서 맥동(ripple)이 5%이내

Basic principle
동기전동기의 원리회전자계의 속도와 전동기 속도가 동일한 전동기가 동기전동기이다. 동기전동기가 동기속도로 운전하기 위해 기계적 회전자속도를 제어해야 한다.
이는 계자를 코일을 감아 전자석으로 계자자속을 만들거나 영구자속을 만들어 회전자계와 동일한 속도로 회전하게 되는 것이다.동기전동기를 동기속도로 운전하기 위해서 최근에는 전력전자기술, 제어기술의 발달로 기계적인 속도에 전기적인 주파수를 일치시키는 방법으로 스칼라제어, 벡터제어가 이용된다.
특히 전력변환기를 이용하면 전압, 주파수, 위상을 제어할 수 있다면 벡터제어기법을 이용하여 토크제어, 역률제어 등이 가능하다.
본 설계는 벡터제어를 통해 회전자가 동기속도로 회전하도록 구동하였고 이에 대한 기술은 아래에서 설명한다.
영구자석 전동기(Permanent Magnet Motor)직류전동기와 동기전동기의 계자를 영구자석으로 사용하면 브러시리스 전동기가 될 수 있는데 이를 영구자석 전동기라고 한다.
영구자석 전동기의 분류법은 구동전원의 파형에 의한 방법으로 직류전류에 의해 구동하는 전동기를 브러시리스 직류전동기(BLDC motor)라 하고 교류전류에 의해 구동하는 전동기를 브러시리스 교류전동기(BLAC motor)라 한다.
영구자석 전동기는 직류전류와 교류전류로 구동할 수 있으며 모터의 회전에 동기 되어 권선전류를 발생시키는 자속이 회전해야 하므로 회전자의 위치를 검출하기 위해 위치센서와 전류의 방향을 바꿔 줄 수 있는 구동회로가 필요하다.

참고 자료

Stephen D. Umans, 『전기기기』, 퍼스트북