매트랩을 활용한 PMSM 속도제어 전기기기 설계

소개글

매트랩의 Simulink를 이용하여 PMSM을 속도제어 하는 설계프로젝트입니다.
설계 방법과 결과를 나타내기 전에 이론에 대해서 자세히 기술하였습니다.

굳이 설계가 아니더라도 PMSM의 원리나 전동기 제어 원리 이해에도 도움이 될 것 같습니다.

목차

Ⅰ. 설계 목표 및 규격
1. 설계 목표
2. 설계 규격

Ⅱ. 이 론
1. PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor)
2. 회전자계의 원리
3. PI Controller
4. dq Transform
5. CRPWM : Current-Regulated Pulse-Width-Modulated
6. Three phase inverter
7. IGBT inverter

Ⅲ. Matlab Simulink
1. 전체회로도
2. PI Controller
3. Inverse-Dq
4. CRPWM : Current-Regulated Pulse-Width-Modulated
5. Three phase inverter(IGBT_Inverter)
6. PMSM(Permanent Magnet Synchronous Machine)

Ⅳ. 설계 결과
1. 속도 제어
2. 3 Phase stator current

Ⅴ. 고 찰

본문내용

영구 자석 동기 전동기(PMSM)는 모터 내의 회전자에 영구 자석을 사용하며, 회전자 구동의 원천으로서 계자권 선이 영구자석으로 대체된 모터이다. 다른 전동기와는 달리 회전자에 권선을 감지 않으며, 고정자에는 3상 권선 을 감아 전류를 흘려주어 회전자계를 발생시킨다. 이 회전자계의 회전수, 즉 인가된 전원의 주파수만큼 회전자계 를 만들면 이 회전자계에 회전자가 동기 되어 회전한다.
다른 전동기와는 다른 점은 3상 교류전원을 인가하였을 때, 전동기가 바로 동작하는 것이 아니라 동기전동기는 오직 동기속도에서 토크를 발생시킨다. 즉 기동토크가 없다. 즉 동기전동기가 동작을 하기 위해서는 제동장치 또 는 제동권선이라 하는 농형회전자 구조의 권선이 회전자 극 표면에 삽입되어야 한다.
이번 설계에서는 인버터를 이용하여 쉽게 기동시킨다. 동기전동기와 PMSM만이 기동토크를 필요로 하는 이유 는, 영구자석으로 된 Stator가 무겁다. 하지만 회전자계를 발생시키자마자 영구자석이 회전자계를 따라오는 순간 회전자계의 극성이 바뀌기 때문에 회전 토크가 생성되지 않는다.
일단 동기속도로 회전자를 회전시키면 동기전동기는 탈조되거나 전원 공급이 중단될 때 까지 동기화되어 움직인다.

PMSM 종류 2가지

∙ SPM (표면 부착형 영구 자석 전동기)
영구자석이 철심 표면에 부착되어있는 형태이다.
Retaining Ring을 가지며, 회전 원심력에 대비하여 회전자의 자석을 지지하는 데에 사용한다.

∙ IPM (매입형 영구 자석 전동기)
자석이 회전자 내부의 슬롯에 배치된다. 이때의 철심이 자석의 유지 구조를 겸하고 영구자석 사이에 철심을 노출시켜 철 극을 마련하는 형태이다.
벡터 제어를 이용해서 자석 토크와 더불어 릴럭턴스 토크도 이용할 수 있다.

참고 자료

없음