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Mobile QR Code QR CODE : The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers
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  1. (School of Electronics Engineering, Kyungpook National University, Korea)
  2. (Development Center, Control Technology, Control Technology Team 3, Doosan Machine Tools, Korea)
  3. (Dept. of Electronics & Data Communication, Keimyung College University, Korea)
  4. (H&A Control R&D Lab., LG Electronics, Korea)
  5. (School of Electronics Engineering, Kyungpook National University, Korea)



Permanent magnet synchronous motor, Motor parameter identification, Voltage error, Sensorless control, 2-point calculation

1. ์„œ๋ก 

์˜๊ตฌ์ž์„ ๋™๊ธฐ์ „๋™๊ธฐ์˜ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์ œ์–ด๋Š” ์‚ฐ์—…ํ˜„์žฅ์˜ ๋‹ค์–‘ํ•œ ๋ชฉ์ ๊ณผ ์š”๊ตฌ์‚ฌํ•ญ์„ ๋งŒ์กฑํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด ๋งŽ์ด ์—ฐ๊ตฌ๋˜์–ด ์™”๋‹ค. ๋ƒ‰์žฅ๊ณ  ์••์ถ•๊ธฐ ๋‚ด๋ถ€์™€ ๊ฐ™์ด ์˜จ๋„์™€ ์••๋ ฅ์ด ๋†’์•„ ์„ผ์„œ๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜๊ธฐ ์–ด๋ ค์šด ํ™˜๊ฒฝ์€ ๋ฌผ๋ก ์ด๊ณ , ๊ฐ€๊ฒฉ์ƒ์Šน์— ๋ฏผ๊ฐํ•˜์—ฌ ๊ณ ๊ฐ€์˜ ๊ณ ์„ฑ๋Šฅ ์„ผ์„œ๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜๊ธฐ ์–ด๋ ค์šด ๊ฐ€์ „๋ถ„์•ผ์—์„œ๋„ ๊ณ ์„ฑ๋Šฅ์„ ๊ตฌํ˜„ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•˜์—ฌ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์ œ์–ด์— ๋Œ€ํ•œ ์—ฐ๊ตฌ๊ฐ€ ์ง„ํ–‰๋˜์–ด ์™”๋‹ค.

ํ•œํŽธ ๋“œ๋Ÿผ์„ธํƒ๊ธฐ์™€ ๊ฐ™์€ ๊ฐ€์ „๋ถ„์•ผ ์ „๋™๊ธฐ์—์„œ๋„ ๊ณ ์„ฑ๋Šฅ๊ณผ ์—๋„ˆ์ง€ ํšจ์œจ ๋“ฑ์œผ๋กœ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์ œ์–ด์— ๋Œ€ํ•œ ์š”๊ตฌ๊ฐ€ ์ปค์ง€๊ณ  ์žˆ๋‹ค. ์ผ๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ ๋“œ๋Ÿผ์„ธํƒ๊ธฐ์—๋Š” ํ•ด์ƒ๋„๊ฐ€ ๋‚ฎ์€ ์„ผ์„œ๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ํšŒ์ „์ž ์œ„์น˜๋ฅผ ๊ฐ์ง€ํ•˜๊ณ  ์žˆ๋Š”๋ฐ, ์ด๋Ÿฌํ•œ ์„ผ์„œ๋Š” ๋ชจํ„ฐ์— ์น˜๋ถ€ํ•˜๋Š” ๊ณผ์ •์—์„œ ์กฐ๋ฆฝํŽธ์ฐจ๋กœ ์ธํ•ด ํ† ํฌ๋งฅ๋™์„ ์ผ์œผํ‚ฌ ์ˆ˜ ์žˆ๊ณ  ๋˜ํ•œ ํ™€์„ผ์„œ 2๊ฐœ๋กœ ํšŒ์ „์ž ์œ„์น˜๋ฅผ ํŒ๋‹จํ•˜๋ ค๋‹ค ๋ณด๋‹ˆ ๋ถˆ์—ฐ์† ๊ตฌ๊ฐ„์ด ์ƒ๊ฒจ ์ „๋ฅ˜๋ฆฌํ”Œ์— ์˜ํ•œ ํ† ํฌ๋งฅ๋™๊ณผ ์ „์ž๊ธฐ ์†Œ์Œ์ด ๋ฐœ์ƒํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ์ด๋Ÿฌํ•œ ํ•ด์ƒ๋„๊ฐ€ ๋‚ฎ์€ ์„ผ์„œ๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋Š” ํ™˜๊ฒฝ์—์„œ ๋ฐœ์ƒํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ๋ถˆ์—ฐ์† ๊ตฌ๊ฐ„ ์กด์žฌ๋กœ ์ธํ•œ ์ œ์–ดํŠน์„ฑ์„ ๊ฐœ์„ ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด ๋‹ค์ˆ˜์˜ ์—ฐ๊ตฌ๊ฐ€ ์‹œ๋„๋˜๊ธฐ๋„ ํ–ˆ๋‹ค(1-3). ์ด๋“ค์€ ์œ„์—์„œ ์–ธ๊ธ‰ํ•œ ๋ฌธ์ œ์ ์„ ์–ด๋А ์ •๋„ ๊ฐœ์„ ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์œผ๋‚˜ ์„ผ์„œ๊ฐ€ ๋ถˆ๋Ÿ‰์ธ ๊ฒฝ์šฐ๋Š” ์ •์ƒ์ ์ธ ์šด์ „์ด ๋ถˆ๊ฐ€๋Šฅํ•œ ๋ฌธ์ œ์ ์ด ์žˆ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ์ €ํ•ด์ƒ๋„ ์„ผ์„œ ์‚ฌ์šฉ์œผ๋กœ ์ธํ•œ ์ œ์–ด์„ฑ๋Šฅ ์ €ํ•˜๋ฅผ ๊ฐœ์„ ํ•˜๋ฉด์„œ ์›๊ฐ€์ ˆ๊ฐ์„ ๋‹ฌ์„ฑํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์ œ์–ด๊ฐ€ ํ•„์š”ํ•˜๊ณ  ์ด์— ๋Œ€ํ•œ ์—ฐ๊ตฌ ๋˜ํ•œ ์‹œ๋„๋˜์—ˆ๋‹ค(4,5). K. Y. Cho(4)๋Š” ์šด์ „ ์ค‘ ์˜จ๋„์— ์˜ํ–ฅ์„ ๋ฐ›์•„ ๋ณ€ํ•˜๋Š” ๊ณ ์ •์ž ์ €ํ•ญ์„ ์•Œ๊ธฐ ์œ„ํ•ด ์ „์••๊ณผ ์ „๋ฅ˜์˜ ๋น„๋กœ ์—ฐ์‚ฐํ•˜์ง€๋งŒ ๋ฐ๋“œํƒ€์ž„ ์˜ํ–ฅ๊ณผ ์ธ๋ฒ„ํ„ฐ ์ „๋ ฅ์†Œ์ž ์ „์••๊ฐ•ํ•˜๋กœ ์ธํ•ด ์ง€๋ น์ „์••๊ณผ ์‹ค์ œ์ „์••์˜ ์ฐจ์ด๊ฐ€ ๋ฐœ์ƒํ•˜๊ณ  ์ด๋กœ ์ธํ•ด ๊ณ ์ •์ž ์ €ํ•ญ๊ณผ ์ „์••์˜ ์˜ค์ฐจ๋กœ ์œ„์น˜์˜ค์ฐจ๊ฐ€ ์ฆ๊ฐ€ํ•œ๋‹ค. Song Chi(5)๋Š” ๋ชจ๋ธ ๊ธฐ๋ฐ˜ ์Šฌ๋ผ์ด๋”ฉ ๋ชจ๋“œ ๊ด€์ธก๊ธฐ๋กœ ์ถ”์ข…์„ ํ•˜๋‚˜, ์‚ฌ์šฉ๋˜๋Š” ํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐ ๋ณ€๋™์— ๋Œ€ํ•œ ํ•œ๊ณ„๋‚˜ ์˜ํ–ฅ์ด ๋ถ„์„๋˜์–ด ์žˆ์ง€ ์•Š๋‹ค.

ํ•œํŽธ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์ œ์–ด๋Š” ํฌ๊ฒŒ ๋‘ ๊ฐ€์ง€ ๋ฐฉ์‹์œผ๋กœ ๋‚˜๋ˆŒ ์ˆ˜ ์žˆ๋Š”๋ฐ, ์™ธ๋ถ€์—์„œ ๊ณ ์ฃผํŒŒ๋ฅผ ์ฃผ์ž…ํ•˜๋Š” ๋ฐฉ์‹์ด ์žˆ๊ณ  ๋ชจ๋ธ์„ ๊ธฐ๋ฐ˜์œผ๋กœ ํ•˜๋Š” ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ์ถ”์ •๋ฐฉ์‹์ด ์žˆ๋‹ค. ๊ธฐ๋™๊ณผ ์ €์†์šด์ „์ด ๋นˆ๋ฒˆํ•œ ํ™˜๊ฒฝ์—์„œ๋Š” ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ์ •๋ณด๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์ง€ ์•Š๋Š” ๊ณ ์ฃผํŒŒ๋ฅผ ์ฃผ์ž…ํ•˜๋Š” ๋ฐฉ์‹์ด ์œ ๋ฆฌํ•˜๋‹ค. ๋˜ํ•œ ์ด ๋ฐฉ์‹์€ ๋ชจ๋ธ์„ ๊ธฐ๋ฐ˜์œผ๋กœ ํ•˜์ง€ ์•Š๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ๋ชจํ„ฐ ํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐ ๋ณ€๋™์— ๊ฐ•์ธํ•˜๋‹ค๋Š” ์ ๋„ ์žˆ๋‹ค. ํ•˜์ง€๋งŒ ์ด ๋ฐฉ์‹์€ ๋ชจํ„ฐ์˜ ์ž๊ธฐ์  ๋Œ๊ทน์„ฑ์ด ๋‚˜ํƒ€๋‚˜์ง€ ์•Š๋Š” ๋ชจํ„ฐ์—๋Š” ์ ํ•ฉํ•˜์ง€ ์•Š๋‹ค.

ํ•œํŽธ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ์ถ”์ •๋ฐฉ์‹์€ ์ผ๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ ์ €์†์—์„œ๋Š” ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ์ „์••์ด ์ž‘๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ์ฆ‰, ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ์ „์•• ๋Œ€๋น„ ์žก์Œ์ด ์ปค์ ธ์„œ ์ €์†์—์„œ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์šด์ „์€ ์ ํ•ฉํ•˜์ง€ ์•Š๋‹ค. ํ•˜์ง€๋งŒ ์„ธํƒ๊ธฐ ๋“ฑ์— ์‚ฌ์šฉ๋˜๋Š” ์ „๋™๊ธฐ๋Š” ๊ทน ์ˆ˜๊ฐ€ ๋งŽ๋‹ค๋Š” ํŠน์ง•์ด ์žˆ๋Š”๋ฐ ์ด๋Š” ๊ธฐ๊ณ„๊ฐ ์†๋„์— ๋น„ํ•ด ์ƒ๋Œ€์ ์œผ๋กœ ์ „๊ธฐ๊ฐ ์†๋„๊ฐ€ ํฌ๋‹ค๋Š” ๊ฒƒ์ด๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ์ „๋™๊ธฐ๊ฐ€ ๋‚ฎ์€ ์†๋„๋ผ๋„ ํšŒ์ „๋งŒ ํ•œ๋‹ค๋ฉด ์ƒ๋Œ€์ ์œผ๋กœ ์–ด๋А ์ •๋„์˜ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ์„ ์–ป์„ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๋˜ํ•œ ์šด์ „ ํŠน์„ฑ์ƒ ๋น ๋ฅธ ๋™ํŠน์„ฑ์„ ์š”๊ตฌํ•˜์ง€ ์•Š๋Š”๋‹ค๋Š” ์‹œ์Šคํ…œ์˜ ํŠน์„ฑ์— ์ฐฉ์•ˆํ•˜์—ฌ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ๊ด€์ธก๊ธฐ๋ฅผ ์ด์šฉํ•œ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์ œ์–ด ๋ฐฉ๋ฒ•์„ ์ ์šฉํ•˜๊ณ ์ž ํ•œ๋‹ค.

์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ์„ ๊ด€์ธกํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด ์ „๋™๊ธฐ ๋ชจ๋ธ์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋Š”๋ฐ ์ด๋•Œ ๋ชจ๋ธ์— ์‚ฌ์šฉ๋˜๋Š” ์ •๋ณด๊ฐ€ ์ •ํ™•ํ•ด์•ผ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ์„ ์ž˜ ๊ด€์ธกํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๋ชจ๋ธ์— ์‚ฌ์šฉ๋˜๋Š” ์ •๋ณด๋ฅผ ์ •ํ™•ํžˆ ์•Œ์•„๋‚ด๊ธฐ ์œ„ํ•ด ๊ธฐ์กด์— ๋‹ค์–‘ํ•œ ์—ฐ๊ตฌ๊ฐ€ ์žˆ์—ˆ๋‹ค(6-8). Yukinori Inoue(6,7)์€ RLS(Recursive Least Square) ๋ฐฉ๋ฒ•์— ์˜ํ•ด ์˜จ๋ผ์ธ์œผ๋กœ ํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐ๋ฅผ ์•Œ์•„๋‚ด์ง€๋งŒ ์ง€๋ น์ „์••์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋ฏ€๋กœ ์‹ค์ œ์ „์••๊ณผ์˜ ์ „์••์˜ค์ฐจ๊ฐ€ ๋ฐœ์ƒํ•˜๋ฉฐ, ์ด๋Ÿฌํ•œ ์ „์••์˜ค์ฐจ๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด ์ „๋ฅ˜๋ฐฉํ–ฅ์— ๋”ฐ๋ผ ๋ณด์ƒํ•˜๋Š” ๊ธฐ๋ฒ•์„ ์ œ์•ˆํ•˜์˜€๋‹ค. ํ•˜์ง€๋งŒ ๋…ธ์ด์ฆˆ๊ฐ€ ์‹ฌํ•œ ํ™˜๊ฒฝ์—์„œ๋Š” ์ž˜๋ชป ๋ณด์ƒ๋  ์ˆ˜ ์žˆ์–ด์„œ ์˜ค์ฐจ๋ฅผ ์ฆํญ์‹œํ‚ฌ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. Yo-Chan Son(8)์€ ์ถœ๋ ฅ์ „์••์„ ์ง์ ‘ ์„ผ์‹ฑํ•˜๋Š” ํšŒ๋กœ๋ฅผ ์ œ์•ˆํ•˜๊ณ  ์žˆ์ง€๋งŒ, ๊ทธ ๋ฐฉ์‹์€ ์Šค์œ„์นญ ์ฃผ๊ธฐ ๋™์•ˆ PWM ์ธ๋ฒ„ํ„ฐ ์ถœ๋ ฅ์ „์••์„ ์ ๋ถ„ํ•ด์•ผ ํ•˜๋Š”๋ฐ ์ด๋ฅผ ์œ„ํ•ด ์ ๋ถ„ ํšŒ๋กœ์†Œ์ž๊ฐ€ ํ•„์š”ํ•˜๊ณ  ๋˜ํ•œ ์ ๋ถ„๊ฐœ์‹œ์™€ ์ ๋ถ„์ดˆ๊ธฐํ™” ์ œ์–ด ์‹ ํ˜ธ๋ฅผ ์œ„ํ•œ ๋ถ€๊ฐ€์ ์ธ ๋ณต์žกํ•œ ํšŒ๋กœ๊ฐ€ ํ•„์š”ํ•˜๋‹ค.

๋ณธ ๋…ผ๋ฌธ์—์„œ๋Š” ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ๊ด€์ธก๊ธฐ ๊ธฐ๋ฐ˜ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์˜ ์ €์† ์šด์ „์— ์˜ํ–ฅ์„ ์ฃผ๋Š” ์ „๋™๊ธฐ ํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐ์™€ ์ž…๋ ฅ์ „์•• ์˜ค์ฐจ๋ฅผ ์ตœ์†Œ๋กœ ํ•˜๋Š” ๋ฐฉ๋ฒ•์„ ์ œ์•ˆํ•˜์—ฌ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ์„ ์ข€ ๋” ์ •ํ™•ํžˆ ์ถ”์ •ํ•˜๊ณ  ์ด๋ฅผ ํ†ตํ•ด ๊ธฐ๋™๊ณผ ์ €์† ์šด์ „์ด ๋นˆ๋ฒˆํ•˜๊ณ  ๋ถ€ํ•˜๋ณ€๋™์ด ์‹ฌํ•œ ํ™˜๊ฒฝ์—์„œ๋„ ์šด์ „ ์‹ ๋ขฐ์„ฑ ๋ฐ ์•ˆ์ •์„ฑ์„ ๋†’์ด๊ณ ์ž ํ•œ๋‹ค. ๊ด€์ธก๊ธฐ์— ์‚ฌ์šฉ๋˜๋Š” ๋ชจํ„ฐ ํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐ์™€ ๊ด€์ธก๊ธฐ๋กœ ์ž…๋ ฅ๋˜๋Š” ์ •๋ณด๋“ค์˜ ์ •ํ™•๋„๊ฐ€ ์ค‘์š”ํ•œ๋ฐ ํŠนํžˆ ์ €์† ์„ฑ๋Šฅ์— ์˜ํ–ฅ์„ ๋งŽ์ด ์ฃผ๋Š” ์š”์†Œ๋กœ ๊ณ ์ •์ž ์ €ํ•ญ, ์ธ๋•ํ„ด์Šค, ์ž…๋ ฅ์ „์••์ด ์žˆ๋‹ค. ๊ณ ์ •์ž ์ €ํ•ญ์€ ๋Œ€๋Ÿ‰์ œ์กฐ ๊ณผ์ •์—์„œ ๋ถˆ๊ฐ€ํ”ผํ•˜๊ฒŒ ๋ฐœ์ƒํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ์ €ํ•ญ๊ฐ’ ์‚ฐํฌ์™€ ์šด์ „ ์ค‘ ๋ฐœ์ƒํ•˜๋Š” ์—ด๋กœ ์ธํ•œ ์ €ํ•ญ๊ฐ’ ๋ณ€๋™์ด ๋ฐœ์ƒ ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๊ณ , ์ธ๋•ํ„ด์Šค๋„ ์ œ์กฐ์‚ฐํฌ๋กœ ์ธํ•œ ๋ณ€๋™์ด ๋ฐœ์ƒํ•  ๋ฟ๋งŒ ์•„๋‹ˆ๋ผ ์ „๋ฅ˜์˜ ๋ณ€ํ™”๊ฐ€ ์‹ฌํ•œ ์ €์†์—์„œ ๊ทธ ์˜ํ–ฅ์ด ํฌ๋‹ค. ์ด๋ ‡๋“ฏ ์ดˆ๊ธฐ๊ฐ’์ด ๋‹ค๋ฅด๊ณ  ์šด์ „ ์ค‘์—๋„ ๋ณ€๋™ํ•˜์—ฌ ์ €์†์—์„œ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์„ฑ๋Šฅ์— ํฐ ์˜ํ–ฅ์„ ๋ฏธ์น˜๋Š” ๊ณ ์ •์ž ์ €ํ•ญ๊ณผ ์ธ๋•ํ„ฑ์Šค๋ฅผ ์•Œ์•„๋‚ด๊ธฐ ์œ„ํ•ด 2๋‹จ ์ •๋ ฌ์„ ํ†ตํ•ด ๊ฐ ๋‹จ์— ๊ณตํ†ต์ ์œผ๋กœ ์กด์žฌํ•˜๋Š” ์ „์••์˜ค์ฐจ๋ฅผ 2-point ์—ฐ์‚ฐ๋ฐฉ์‹์œผ๋กœ ์ƒ์‡„์‹œ์ผœ ์ „์••์˜ค์ฐจ์— ์˜ํ•œ ์˜ํ–ฅ์„ ์ตœ์†Œํ™”ํ•˜๊ณ ์ž ํ•œ๋‹ค. ๋˜ํ•œ ๊ธฐ๋™๊ณผ ์ €์†์˜์—ญ์—์„œ๋Š” ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ์ •๋ณด๊ฐ€ ๋งค์šฐ ์ž‘์œผ๋ฉฐ, ์ด๋•Œ ์ง€๋ น์ „์••์„ ๊ทธ๋ƒฅ ์‚ฌ์šฉํ•  ๊ฒฝ์šฐ์—๋Š” ๋ฐ๋“œํƒ€์ž„๊ณผ ์ „๋ ฅ์†Œ์ž์˜ ์ „์••๊ฐ•ํ•˜์— ์˜ํ•œ ์™œ๊ณก์ „์••์ด ์ƒ๋Œ€์ ์œผ๋กœ ์ปค์„œ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ์ •๋ณด๋ฅผ ์ •๋ฐ€ ์ถ”์ •ํ•˜๊ธฐ๋Š” ๋ถˆ๊ฐ€๋Šฅํ•˜๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ์ถœ๋ ฅ PWM ํŽ„์Šคํญ์„ ์ง์ ‘ ์ธก์ •ํ•˜์—ฌ ์ „์••์„ ๊ฒ€์ถœํ•˜๋Š” ๋ฐฉ์‹๊ณผ ์ด๋ฅผ ๊ตฌํ˜„ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ๋‹จ์ˆœํ•œ ํšŒ๋กœ๋ฅผ ์ œ์•ˆํ•˜๋ฉฐ, ๋˜ ์ „๋ฅ˜์— ๋”ฐ๋ฅธ ์ „๋ ฅ์†Œ์ž์˜ ์ „์••๊ฐ•ํ•˜๋Š” ํ…Œ์ด๋ธ”๋กœ ๋ณด์ƒํ•ด์คŒ์œผ๋กœ์จ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์ œ์–ด๊ธฐ์˜ ์ž…๋ ฅ ์ •๋ณด์˜ ์ •ํ™•์„ฑ์„ ๋†’์—ฌ ๊ธฐ๋™๊ณผ ์ €์†์˜์—ญ์—์„œ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ์ •๋ณด ์ถ”์ •๊ณผ ๊ทธ๋กœ ์ธํ•œ ์œ„์น˜์˜ค์ฐจ๋ฅผ ์ตœ์†Œํ™”ํ•˜๊ณ ์ž ํ•œ๋‹ค. ์ œ์•ˆ๋œ ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์˜ ์ ์ ˆ์„ฑ์€ ์‹คํ—˜์„ ํ†ตํ•ด ๊ฒ€์ฆํ•œ๋‹ค.

2. ๋ณธ๋ก 

2.1 ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ๊ด€์ธก๊ธฐ ๊ธฐ๋ฐ˜ ์œ„์น˜, ์†๋„ ์ถ”์ •

ํ‘œ๋ฉด ๋ถ€์ฐฉํ˜• ์˜๊ตฌ์ž์„ ์ „๋™๊ธฐ์˜ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ์„ ๊ด€์ธกํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด ์ „๋ฅ˜์™€ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ์„ ์ƒํƒœ๋กœ ๊ฐ€์ง€๋Š” ์ƒํƒœ๋ฐฉ์ •์‹์„ ๋งŒ๋“ค๊ณ  ์—ฌ๊ธฐ์„œ ์‹(1)~์‹(2)์™€ ๊ฐ™์€ ๊ถคํ™˜ํ˜• ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ์ƒํƒœ ๊ด€์ธก๊ธฐ๋ฅผ ๊พธ๋ฐ€ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค(9).

(1)
ห™ห†X=ห†Aห†X+ห†Bห†U+K(Y-Cห†X)

(2)
ddt[^isds^isqs^esds^esqs]=[-^Rs^Ls0-1^Ls00-^Rs^Ls0-1^Ls000-^ฯ‰r00^ฯ‰r0][^isds^isqs^esds^esqs]+[1^Ls001^Ls0000][^vsds^vsqs]+K[isds-^isdsisqs-^vsqs]

์‹(1)์—์„œ ห†X์€ ๊ด€์ธก๊ธฐ๊ฐ€ ๊ด€์ธกํ•œ ์ƒํƒœ๋ฅผ ์˜๋ฏธํ•˜๋ฉฐ, ห†U์€ ๊ด€์ธก๊ธฐ๊ฐ€ ์•Œ๊ณ  ์žˆ๋Š” ์ž…๋ ฅ, ์ฆ‰ ์ง€๋ น ์ „์••์„ ์˜๋ฏธํ•œ๋‹ค. ห†A, ห†B์€ ๊ด€์ธก๊ธฐ๊ฐ€ ์•Œ๊ณ  ์žˆ๋Š” ์ „๋™๊ธฐ ํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐ ๋ฐ ์†๋„๋ฅผ ์˜๋ฏธํ•œ๋‹ค. ์‹(2)์—์„œ isdqs, esdqs, vsdqs๋Š” ๊ฐ๊ฐ ๊ณ ์ •์ขŒํ‘œ๊ณ„ ์ƒ์˜ ๊ณ ์ •์ž ์ „๋ฅ˜, ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ, ์ „์••์„ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด๊ณ  Rs, Ls, ฯ‰r์€ ๊ฐ๊ฐ ๊ณ ์ •์ž ์ €ํ•ญ, ์ธ๋•ํ„ด์Šค, ์ „๊ธฐ ๊ฐ์†๋„๋ฅผ ์˜๋ฏธํ•œ๋‹ค. ์—ฌ๊ธฐ์„œ K๋Š” 4 x 2 ์ด๋“ ํ–‰๋ ฌ์„ ์˜๋ฏธํ•œ๋‹ค. ์ด๋“ ํ–‰๋ ฌ ๋Š” ๊ด€์ธก๊ธฐ ์˜ค์ฐจ ์ƒํƒœ ๋ฐฉ์ •์‹ ห™E=ห™X-ห™ห†X=(ห†A-KC)E๋กœ๋ถ€ํ„ฐ ์„ค๊ณ„ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์ฆ‰ ์˜ค์ฐจ ์ƒํƒœ ๋ฐฉ์ •์‹์˜ ๋™ํŠน์„ฑ์€ ํ–‰๋ ฌ (ห†A-KC)์— ์˜ํ•ด ๊ฒฐ์ •๋˜๋ฏ€๋กœ ์ด๋“ ํ–‰๋ ฌ K๋ฅผ ์ด์šฉํ•˜์—ฌ (ห†A-KC)์˜ ๊ฐ’์ด ์›ํ•˜๋Š” ๊ฐ’์ด ๋˜๋„๋ก ์„ค๊ณ„ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๋ณธ ๋…ผ๋ฌธ์—์„œ๋Š” ๊ณ ์œ  ๊ฐ’์„ ์ผค๋ ˆ ๋ณต์†Œ์ˆ˜ ํ˜•ํƒœ์˜ ์ด์ค‘ ๊ทน์ ๋“ค๋กœ ์„ ์ •ํ•˜์—ฌ (s2+2ฮถฯ‰bw+ฯ‰2bw)2=0์˜ ๊ณ„์ˆ˜์™€ ํŠน์„ฑ ๋ฐฉ์ •์‹ det[sI-(ห†A-KC)]=0์˜ ๊ณ„์ˆ˜๋ฅผ ๋น„๊ตํ•˜์—ฌ ์ด๋“ ํ–‰๋ ฌ์˜ ์„ฑ๋ถ„์„ ๊ตฌํ•˜์˜€๋‹ค.

๊ด€์ธก๋œ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ์„ ์‹(3)๊ณผ ๊ฐ™์ด ์•„ํฌํƒ„์  ํŠธํ•ด์ฃผ๋ฉด ์ถ”์ • ์œ„์น˜์ •๋ณด ห†ฮธr์„ ์–ป์„ ์ˆ˜ ์žˆ์ง€๋งŒ ์ด๋ ‡๊ฒŒ ๊ด€์ธกํ•œ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ์ „์••์€ ์‹œ์Šคํ…œ์— ์กด์žฌํ•˜๋Š” ๋†’์€ ์žก์Œ ์ฃผํŒŒ์ˆ˜ ์„ฑ๋ถ„์„ ํฌํ•จํ•˜๊ณ  ์žˆ๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ๊ณ„์‚ฐํ•œ ํšŒ์ „์ž๊ฐ์„ ๋ฐ”๋กœ ์ œ์–ด์— ์‚ฌ์šฉํ•˜๊ธฐ๋Š” ์–ด๋ ต๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ์œผ๋กœ๋ถ€ํ„ฐ ๊ณ„์‚ฐ๋œ ์œ„์น˜์ •๋ณด๋Š” ์ƒํƒœ ํ•„ํ„ฐ๋‚˜ ๊ธฐ๊ณ„ ์‹œ์Šคํ…œ์„ ์ด์šฉํ•œ ํšŒ์ „์ž๊ฐ ๊ด€์ธก๊ธฐ๋ฅผ ์ด์šฉํ•˜์—ฌ ๊ณ ์ฃผํŒŒ ์žก์Œ์ด ์ œ๊ฑฐ๋œ ๊ฐ์„ ์ œ์–ด์— ์‚ฌ์šฉํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์ด ์ผ๋ฐ˜์ ์ด๋‹ค. ๋ณธ ๋…ผ๋ฌธ์—์„œ๋Š” ํšŒ์ „์ž๊ฐ ๊ด€์ธก๊ธฐ๋ฅผ ์ด์šฉํ•˜์—ฌ ๊ณ ์ฃผํŒŒ ์žก์Œ์„ ์ œ๊ฑฐํ•˜๊ณ ์ž ํ•œ๋‹ค.

(3)
^ฮธr=tan-1(-^esds^esqs)

์•ž์—์„œ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ์„ ๊ด€์ธกํ•œ ๊ฒƒ๊ณผ ๊ฐ™์ด ์ „๋™๊ธฐ์˜ ๊ธฐ๊ณ„ ๊ฐ์†๋„์™€ ์œ„์น˜๊ฐ, ๋ถ€ํ•˜ํ† ํฌ๋ฅผ ์ƒํƒœ๋กœ ๊ฐ€์ง€๋Š” ์ƒํƒœ ๊ณต๊ฐ„์„ ์ด์šฉํ•˜์—ฌ ์‹(4)์™€ ๊ฐ™์ด ์œ„์น˜๊ฐ ห†ฮธrm๊ณผ ๊ฐ์†๋„ ห†ฯ‰rm์„ ๊ด€์ธกํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์‹(4)์—์„œ Te, TL, J, B๋Š” ๊ฐ๊ฐ ์ „๋™๊ธฐ ์ž…๋ ฅํ† ํฌ, ๋ถ€ํ•˜ํ† ํฌ, ๊ด€์„ฑ, ๋งˆ์ฐฐ๊ณ„์ˆ˜๋ฅผ ์˜๋ฏธํ•œ๋‹ค. ์—ฌ๊ธฐ์„œ ์œ„์น˜ ๊ด€์ธก๊ธฐ ์ด๋“ ํ–‰๋ ฌ M์€ 3 x 1 ํ–‰๋ ฌ๋กœ ๋ณธ ๋…ผ๋ฌธ์—์„œ๋Š” ์ด๋“ ํ–‰๋ ฌ M์˜ ์„ค์ •๋ฐฉ๋ฒ•๋„ ์•ž์„œ ์„ค๋ช…ํ•œ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ์ƒํƒœ ๊ด€์ธก๊ธฐ ์ด๋“ ํ–‰๋ ฌ ์„ค์ •๊ณผ ์œ ์‚ฌํ•˜๊ฒŒ, ๊ณ ์œ  ๊ฐ’์„ ์„ธ ๊ฐœ์˜ ๊ทน์ ๋“ค๋กœ ์„ ์ •ํ•˜์—ฌ (s-ฮป1)(s-ฮป2)(s-ฮป3)=0์˜ ๊ณ„์ˆ˜์™€ ์˜ค์ฐจ์˜ ํŠน์„ฑ ๋ฐฉ์ •์‹ det[sI-(ห†A-MC)]=0์˜ ๊ณ„์ˆ˜๋ฅผ ๋น„๊ตํ•˜์—ฌ ์ด๋“ ํ–‰๋ ฌ์˜ ์„ฑ๋ถ„์„ ๊ตฌํ•˜์˜€๋‹ค.

(4)
ddt[^ฮธrm^ฯ‰rm^Trm]=[0100-ห†Bห†J-1ห†J000][^ฮธrm^ฯ‰rm^Trm]+[01ห†J0]^Te+M[ฮธrm-^ฮธrm]

ํ•œํŽธ ๊ด€์ธก๊ธฐ๋ฅผ ์ด์šฉํ•œ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ๊ด€์ธก์€ ์ „๋™๊ธฐ์˜ ์ „์•• ๋ฐฉ์ •์‹์„ ๊ธฐ๋ฐ˜์œผ๋กœ ํ•˜๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ์ „์•• ๋ฐฉ์ •์‹์— ๋‚˜ํƒ€๋‚œ ์ „๋™๊ธฐ ํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐ๊ฐ€ ์‹ค์ œ ์ „๋™๊ธฐ ๋ชจ๋ธ์„ ์ž˜ ๋ฐ˜์˜ํ•˜๊ณ  ์žˆ์–ด์•ผ ํ•œ๋‹ค. ์ฆ‰ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ๊ด€์ธก์€ ์ „๋™๊ธฐ์˜ ํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐ ์˜ค์ฐจ์— ๋ฏผ๊ฐํ•˜๋‹ค๋Š” ๊ฒƒ์„ ์˜๋ฏธํ•œ๋‹ค. ํŠนํžˆ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ์˜ ํฌ๊ธฐ๊ฐ€ ์ž‘์€ ์ €์† ์˜์—ญ์—์„œ๋Š” ์ด๋Ÿฌํ•œ ํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐ ์˜ค์ฐจ์— ์˜ํ•œ ๊ด€์ธก ์˜ค์ฐจ๊ฐ€ ํฌ๊ฒŒ ๋‚˜ํƒ€๋‚˜๋Š” ๊ฒฝํ–ฅ์ด ์žˆ๋‹ค. ๋ณธ ๋…ผ๋ฌธ์—์„œ ์ ์šฉํ•˜๊ณ  ์žˆ๋Š” ์ƒํƒœ ๊ด€์ธก๊ธฐ ๋ฐฉ์‹์—์„œ ํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐ ์˜ค์ฐจ์— ์˜ํ•ด ๋ฐœ์ƒํ•˜๋Š” ๊ด€์ธก์˜ค์ฐจ๋Š” ์‹(5)๊ณผ ๊ฐ™์ด ๋‚˜ํƒ€๋‚ผ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค(10).

(5)
1||erdqs||[erds-^erdserqs-^erqs]=^Rs-Rsฮปf|ฯ‰r|[irdsirqs]+^Ls-Lsฮปf|ฯ‰r|[irdsirqs]+(^Ls-Ls)ฯ‰rฮปf|ฯ‰r|[0-110][irdsirqs]+1ฮปf|ฯ‰r|[vrds-^vrdsvrqs-^vrqs]

์—ฌ๊ธฐ์„œ ๋ชจ์ž ๊ธฐํ˜ธ๋Š” ๊ด€์ธก๊ธฐ๊ฐ€ ์•Œ๊ณ  ์žˆ๋Š” ๊ฐ’์„ ์˜๋ฏธํ•˜๋ฉฐ, ๋ชจ์ž ๊ธฐํ˜ธ๊ฐ€ ์—†๋Š” ๊ฒƒ์€ ์‹ค์ œ ๊ฐ’์„ ์˜๋ฏธํ•œ๋‹ค. ์‹(5)์˜ ๊ฐ ํ•ญ๋“ค์„ ์‚ดํŽด๋ณด๋ฉด ํšŒ์ „์ž์˜ ์†๋„ ฯ‰r์ด ์ž‘์•„์งˆ์ˆ˜๋ก ๋™์ผํ•œ ์ „๋™๊ธฐ ํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐ ์˜ค์ฐจ ๋˜๋Š” ์ „์•• ์˜ค์ฐจ์— ๋Œ€ํ•ด ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ์˜ค์ฐจ๊ฐ€ ๋” ์ปค์ง์„ ํ™•์ธํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์ฆ‰, ์ €์†์ผ์ˆ˜๋ก ๋” ํฐ ๊ด€์ธก ์˜ค์ฐจ๊ฐ€ ๋ฐœ์ƒํ•จ์„ ์˜๋ฏธํ•œ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ์ €์†์—์„œ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ๊ด€์ธก ์˜ค์ฐจ๋ฅผ ์ค„์ด๊ธฐ ์œ„ํ•ด์„œ๋Š” ์ €ํ•ญ, ์ธ๋•ํ„ด์Šค, ์ž…๋ ฅ์ „์••์„ ๊ฐ€๋Šฅํ•œ ์ •ํ™•ํ•˜๊ฒŒ ์•Œ์•„์•ผ ํ•œ๋‹ค.

2.2 ๊ณ ์ •์ž ์ €ํ•ญ ๋ฐ ์ธ๋•ํ„ด์Šค ์ธก์ •

๊ณ ์ •์ž ์ €ํ•ญ์€ ๋Œ€๋Ÿ‰์ƒ์‚ฐ ๋ฐฉ์‹์— ๋”ฐ๋ฅธ ์ œ์กฐ์‚ฐํฌ๋กœ ์ธํ•ด ์ดˆ๊ธฐ๊ฐ’์ด ๋‹ค๋ฅด๊ณ  ์šด์ „ ์ค‘ ๊ณ ์ •์ž์— ํ๋ฅด๋Š” ์ „๋ฅ˜๋กœ ์ธํ•ด ์—ด์ด ์ƒ๊ฒจ ์˜จ๋„๊ฐ€ ๋†’์•„์ง€๊ฒŒ ๋˜๊ณ  ๋”ฐ๋ผ์„œ ์ €ํ•ญ๊ฐ’์ด ์ฆ๊ฐ€ํ•˜๊ฒŒ ๋œ๋‹ค. ์ด๋ ‡๊ฒŒ ๋ณ€๋™ํ•˜๋Š” ์ €ํ•ญ์„ ๋ชจ๋ฅผ ๊ฒฝ์šฐ ์ €์†์—์„œ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ๊ด€์ธก์˜ค์ฐจ๊ฐ€ ๋”์šฑ ์ปค์ง€๊ณ  ๊ฒฐ๊ตญ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์ œ์–ด ์„ฑ๋Šฅ์„ ์•…ํ™”์‹œํ‚จ๋‹ค.

๋ณธ ๋…ผ๋ฌธ์—์„œ๋Š” ๊ณ ์ •์ž ์ €ํ•ญ์„ ์ธก์ •ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด ์ดˆ๊ธฐ์œ„์น˜ ์ •๋ ฌ ๊ณผ์ •์„ ์ด์šฉํ•œ๋‹ค. ์ „๋™๊ธฐ๊ฐ€ ์›€์ง์ด์ง€ ์•Š๋„๋ก ํ† ํฌ๊ฐ€ ๋ฐœ์ƒํ•˜๋Š” q์ถ• ์ „๋ฅ˜๋Š” 0์œผ๋กœ ํ•˜๊ณ  d์ถ•์—๋งŒ ์ „๋ฅ˜๋ฅผ ์ธ๊ฐ€ํ•˜์—ฌ ์ •๋ ฌ ๋™์ž‘์„ ์ˆ˜ํ–‰ํ•˜๋ฉด์„œ ๋™์‹œ์— ์ด ๊ณผ์ •์—์„œ ์–ป์–ด์ง€๋Š” ์ „์••๊ณผ ์ „๋ฅ˜์˜ ๋น„๋กœ ๊ฐ„๋‹จํžˆ ๊ณ ์ •์ž ์ €ํ•ญ์„ ์ธก์ •ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ํ•˜์ง€๋งŒ ์‹(6)~์‹(8)๊ณผ ๊ฐ™์ด ์ง€๋ น์ „์••๊ณผ ์‹ค์ œ ์ธ๊ฐ€์ „์•• ๊ฐ„์˜ ์ฐจ์ด ์ฆ‰, ์ธ๋ฒ„ํ„ฐ ์ „์••์˜ค์ฐจ๊ฐ€ ์กด์žฌํ•˜๋Š” ๊ฒฝ์šฐ ์ €ํ•ญ์—๋„ ์˜ค์ฐจ๊ฐ€ ์ƒ๊ฒจ ์ €ํ•ญ์„ ์ •ํ™•ํžˆ ๊ณ„์‚ฐํ•  ์ˆ˜ ์—†๋‹ค.

(6)
Vrds+ฮ”V=Rsirds+Lsdirdsdt-ฯ‰rLsirqsVrqs+ฮ”V=Rsirqs+Lsdirqsdt+ฯ‰r(Lsirds+ฮปf)

(7)
Vrds+ฮ”V=Rsirds

(8)
ห†Rs=Vrds+ฮ”Virds=Rs+ฮ”Rs

์ œ์•ˆํ•œ ๋ฐฉ๋ฒ•์€ ๊ทธ๋ฆผ. 1๊ณผ ๊ฐ™์ด 2๋‹จ์— ๊ฑธ์ณ ์ •๋ ฌ ๋™์ž‘์„ ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด ์ „๋ฅ˜๋ฅผ ์ธ๊ฐ€ํ•˜๊ณ  ์‹(9)์™€ ๊ฐ™์ด ๊ณ„์‚ฐ์„ ํ•˜๋ฉด ๊ฐ ๋‹จ๊ณ„์˜ ์ •๋ ฌ ๋™์ž‘ ์‹œ ๊ณตํ†ต์ ์œผ๋กœ ์กด์žฌํ•˜๋Š” ์ธ๋ฒ„ํ„ฐ ์ „์••์˜ค์ฐจ๊ฐ€ ์ƒ์‡„๋˜์–ด ์ธ๋ฒ„ํ„ฐ ์ „์••์˜ค์ฐจ๊ฐ€ ์ œ๊ฑฐ๋œ ๊ณ ์ •์ž ์ €ํ•ญ์„ ๊ฐ„๋‹จํžˆ ์•Œ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์ด๋Ÿฌํ•œ 2๋‹จ ์ •๋ ฌ ๋ฐฉ๋ฒ•์€ ๋“œ๋Ÿผ์„ธํƒ๊ธฐ์™€ ๊ฐ™์ด ์ผ์ • ์‹œ๊ฐ„ ์ •ํšŒ์ „ ํ›„ ์™„์ „ ์ •์ง€์ƒํƒœ๊ฐ€ ์กด์žฌํ•˜๊ณ  ์ดํ›„ ์ผ์ • ์‹œ๊ฐ„ ์—ญํšŒ์ „์„ ํ•œ ํ›„ ๋˜ ๋‹ค์‹œ ์™„์ „ ์ •์ง€์ƒํƒœ๊ฐ€ ๋˜๊ณ  ๋˜ ์ด๋Ÿฐ ์ƒํƒœ๊ฐ€ ๊ณ„์† ๋ฐ˜๋ณตํ•˜๊ฒŒ ๋˜๋ฏ€๋กœ ์ ์šฉ์ด ์šฉ์ดํ•˜๋‹ค. ์—ฌ๊ธฐ์„œ ์ถ”์ •๋œ ์ €ํ•ญ ๊ฐ’์€ ์ „๋™๊ธฐ์˜ ๊ณ ์ •์ž ์ €ํ•ญ๋ฟ๋งŒ ์•„๋‹ˆ๋ผ, ์ธ๋ฒ„ํ„ฐ์™€ ์ „๋™๊ธฐ ์‚ฌ์ด์˜ ์ผ€์ด๋ธ”, ์ปค๋„ฅํ„ฐ์˜ ์ €ํ•ญ ์„ฑ๋ถ„ ๋ฐ ์ธ๋ฒ„ํ„ฐ ์†Œ์ž์˜ ๋„ํ†ต ์ €ํ•ญ ๋ชจ๋‘๋ฅผ ํฌํ•จํ•˜๊ฒŒ ๋œ๋‹ค.

๊ทธ๋ฆผ. 1. 2๋‹จ ์ •๋ ฌ์ „๋ฅ˜ ์ฃผ์ž… ํŒŒํ˜•

Fig. 1. 2-stage aligned current injection waveform

../../Resources/kiee/KIEE.2018.67.5.635/fig1.png

(9)
ห†Rs=(Vrds2+ฮ”V)-(Vrds1+ฮ”V)irds2-irds1=Vrds2-Vrds1irds2-irds1=Rs

ํ•œํŽธ, ์ธ๋•ํ„ด์Šค๋„ ์ €ํ•ญ๊ณผ ์œ ์‚ฌํ•œ ๋ฐฉ๋ฒ•์œผ๋กœ 2๋‹จ ์ •๋ ฌ์ „๋ฅ˜๋ฅผ ์ฃผ์ž…ํ•˜์—ฌ ๊ฐ ๋‹จ์— ์กด์žฌํ•˜๋Š” ๊ณตํ†ต์ ์ธ ์ „์••์˜ค์ฐจ๊ฐ€ ์ƒ์‡„๋œ ๊ฐ’์„ ์–ป์„ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์‹(6)์—์„œ ๋ชจํ„ฐ ์ •์ง€์ƒํƒœ์—์„œ ๊ต๋ฅ˜์ „๋ฅ˜๋ฅผ ์ธ๊ฐ€ํ•˜๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ๋ชจํ„ฐ์†๋„ ๋ฐ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ๊ฐ’์€ 0์ด๋‹ค.

์œ„์™€ ๊ฐ™์€ ์กฐ๊ฑด์œผ๋กœ ์ „๋ฅ˜๋ฅผ ์ผ์ •ํ•˜๊ฒŒ ์ œ์–ดํ•˜๋ฉด ์ „์••๋ฐฉ์ •์‹์€ ์‹(10)๊ณผ ๊ฐ™์ด ๋‚˜ํƒ€๋‚ผ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์ด ๋•Œ ๊ฐ„๋žตํ™”๋œ ์ˆ˜์‹์„ ์ •๋ฆฌํ•˜๋ฉด ๋‹ค์Œ๊ณผ ๊ฐ™์ด ์‹(11)๋กœ ํ‘œํ˜„๋˜๋Š” ๊ณ ์ •์ž ์ธ๋•ํ„ด์Šค Ls๋ฅผ ๊ตฌํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

(10)
Vdh=Rsidh-ฯ‰hLsiqhVqh=Rsiqh+ฯ‰hLsidh

(11)
Ls=Vqh-Rsiqhฯ‰hidh

๊ทธ๋ฆผ. 2์™€ ๊ฐ™์ด 0์—์„œ 2.5์ดˆ๊นŒ์ง€๋Š” d์ถ• ์ „๋ฅ˜์— 0.5A, q์ถ• ์ „๋ฅ˜์—๋Š” 0A๋กœ ํ•˜๊ณ  ์ด์–ด์„œ 2.5์ดˆ์—์„œ 3์ดˆ๊นŒ์ง€๋Š” d์ถ• ์ „๋ฅ˜์— 1A, q์ถ• ์ „๋ฅ˜์—๋Š” 0A๋ฅผ ์ธ๊ฐ€ํ•˜๊ณ  ํšŒ์ „์ž ์œ„์น˜์™€ ๊ด€๊ณ„์—†๋Š” ์ž„์˜์˜ ์ œ์–ด๊ฐ์œผ๋กœ 60Hz์˜ ๊ต๋ฅ˜ ์ „๋ฅ˜๋ฅผ ์ธ๊ฐ€ํ•˜์—ฌ, ์‹(12)์™€ ๊ฐ™์ด 2-point ์—ฐ์‚ฐ์„ ์ˆ˜ํ–‰ํ•˜๋ฉด ๊ณ ์ •์ž์ €ํ•ญ Rs๋ฅผ ๊ตฌํ•  ๋•Œ์™€ ๋งˆ์ฐฌ๊ฐ€์ง€๋กœ ๊ณตํ†ต์ ์œผ๋กœ ํฌํ•จ๋˜์–ด ์žˆ๋Š” ์ „์••์˜ค์ฐจ โ–ณV๊ฐ€ ์ œ๊ฑฐ๋œ ๋น„๊ต์  ์ •ํ™•ํ•œ ๊ฐ’์„ ๊ฐ์ง€ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

๊ทธ๋ฆผ. 2. ์ธ๋•ํ„ด์Šค ์ธก์ •์„ ์œ„ํ•œ ๊ต๋ฅ˜์ „๋ฅ˜ ์ธ๊ฐ€

Fig. 2. AC current injection for inductance measurement

../../Resources/kiee/KIEE.2018.67.5.635/fig2.png

(12)
Ls=(Vqh2-Vqh1)-Rs(iqh2-iqh1)ฯ‰h(idh2-idh1)

2.3 ์ „๋™๊ธฐ ์ž…๋ ฅ์ „์•• ์ธก์ • ๋ฐ ์ธ๋ฒ„ํ„ฐ ์ „๋ ฅ์†Œ์ž ์ „์••๊ฐ•ํ•˜ ๋ณด์ƒ

์ „๋™๊ธฐ์˜ ์ž…๋ ฅ์ „์••์€ ๋ฐ๋“œํƒ€์ž„ ํšจ๊ณผ, ์ „๋ ฅ์†Œ์ž์˜ ์ „์••๊ฐ•ํ•˜ ๋“ฑ์— ์˜ํ•ด ์ง€๋ น์ „์••๊ณผ ๋‹ค๋ฅธ ์ „์••์ด ์‹ค์ œ ์ถœ๋ ฅ ๋œ๋‹ค. ๋“œ๋Ÿผ์„ธํƒ๊ธฐ์˜ ์ธ๋ฒ„ํ„ฐ ์‹œ์Šคํ…œ์˜ ๊ฒฝ์šฐ, 15kHz ์Šค์œ„์นญ ์ฃผํŒŒ์ˆ˜์— DC-link 310V, ๋ฐ๋“œํƒ€์ž„ 2ฮผs๋ฅผ ๊ฐ€์ง€๋ฉฐ, ๋ฐ๋“œํƒ€์ž„ ํšจ๊ณผ๋กœ ์ธํ•ด ํ‰๊ท ์ ์œผ๋กœ ยฑ9.3V์˜ ์ „์••์˜ค์ฐจ๋ฅผ ๋งŒ๋“ ๋‹ค. ์ด๋ฅผ ๋“œ๋Ÿผ์„ธํƒ๊ธฐ ์ „๋™๊ธฐ์˜ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ์ „์••์œผ๋กœ ํ™˜์‚ฐํ•˜๋ฉด ์†๋„๊ฐ€ ์•ฝ 25rpm์œผ๋กœ ํšŒ์ „ํ•˜๊ณ  ์žˆ์„ ๋•Œ์˜ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ์ „์••์— ํ•ด๋‹น๋œ๋‹ค. ์ด๋Š” ๋ฐ๋“œํƒ€์ž„์— ์˜ํ•œ ์ „์•• ์™œ๊ณก์„ ๋ณด์ƒํ•˜์ง€ ์•Š์œผ๋ฉด 25rpm ์ดํ•˜ ์†๋„์— ๋Œ€ํ•ด์„œ๋Š” ์ •ํ™•ํ•œ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ์„ ์ถ”์ •ํ•˜๊ธฐ ์–ด๋ ต๋‹ค๋Š” ๊ฒƒ์„ ์˜๋ฏธํ•œ๋‹ค.

์ด๋Ÿฌํ•œ ์ „์•• ์˜ค์ฐจ๋ฅผ ๋ณด์ƒํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด ๋ฐ๋“œํƒ€์ž„์„ ๊ณ ๋ คํ•˜์—ฌ ์ „๋ฅ˜๋ฐฉํ–ฅ์— ๋”ฐ๋ผ ์ง€๋ น์ „์••์„ ์กฐ์ •ํ•˜๋Š” ๋ฐฉ๋ฒ•์ด ์žˆ์œผ๋‚˜, ๋‹จ์ผ ์Šค์œ„์นญ ์ „์›ํšŒ๋กœใ€€์ ์šฉ์œผ๋กœ ์ธํ•ด ์ „์›๋‹จ ๋…ธ์ด์ฆˆ ๋“ฑ์˜ ์œ ์ž…์— ์ทจ์•ฝํ•œ ํ™˜๊ฒฝ์—์„œ๋Š” ์ „๋ฅ˜๋ฐฉํ–ฅ์ด ์˜ค๊ฐ์ง€ ๋˜์–ด ๋ฐ๋“œํƒ€์ž„์„ ์ •ํ™•ํžˆ ๋ณด์ƒํ•  ์ˆ˜ ์—†๋Š” ๋ฌธ์ œ๊ฐ€ ์ƒ๊ธด๋‹ค. ํ•œํŽธ ์ ๋ถ„ ์†Œ์ž๋ฅผ ์ด์šฉํ•˜์—ฌ ์ „์••์„ ์ง์ ‘ ์ธก์ •ํ•˜๋Š” ๋ฐฉ๋ฒ•์ด ์ œ์•ˆ๋˜๊ธฐ๋„ ํ–ˆ๋‹ค. ์ด ๋ฐฉ๋ฒ•์€ ์ธ๋ฒ„ํ„ฐ ์ „๋ ฅ์†Œ์ž์˜ ์ „์••๊ฐ•ํ•˜๊นŒ์ง€ ์ธก์ •์ด ๊ฐ€๋Šฅํ•˜๋‹ค๋Š” ์žฅ์ ์ด ์žˆ์ง€๋งŒ ์ ๋ถ„ ์†Œ์ž์˜ ๋น„์‹ผ ๊ฐ€๊ฒฉ๊ณผ ๋ณต์žกํ•œ ํšŒ๋กœ๋กœ ์ธํ•ด ๊ฐ€์ „์ œํ’ˆ์˜ ์–‘์‚ฐ์— ์ ์šฉ๋˜๊ธฐ๋Š” ์–ด๋ ค์šด ์ ์ด ์žˆ๋‹ค.

๋ณธ ๋…ผ๋ฌธ์—์„œ ์ œ์•ˆํ•˜๋Š” ์ถœ๋ ฅ PWM ํŽ„์Šคํญ์„ ์ง์ ‘ ์ธก์ •ํ•˜์—ฌ ์ „์••์„ ๊ฒ€์ถœํ•˜๋Š” ๋ฐฉ์‹์€ ๋งˆ์ดํฌ๋กœ ์ปดํ“จํ„ฐ์— ๋‚ด์žฅ๋˜์–ด ์žˆ๋Š” ํŽ„์Šค ํญ์„ ์ธก์ •ํ•˜๋Š” ์บก์ณ(capture) ๊ธฐ๋Šฅ์„ ์ด์šฉํ•˜์—ฌ ์ธ๋ฒ„ํ„ฐ PWM ํŽ„์Šค ํญ์„ ์ธก์ •ํ•˜๊ณ  ์Šค์œ„์นญ ์ฃผ๊ธฐ ๋™์•ˆ ํ‰๊ท ์ „์••์„ ๊ณ„์‚ฐํ•˜๋Š” ๋ฐฉ์‹์ด๋ฉฐ, ์ด ๋ฐฉ์‹์€ ๋ณ„๋„์˜ ๋ณต์žกํ•œ ํšŒ๋กœ๊ฐ€ ์š”๊ตฌ๋˜์ง€ ์•Š์•„ ํšŒ๋กœ๊ฐ€ ๋‹จ์ˆœํ•˜๊ณ  ๊ฐ€๊ฒฉ ๋ฉด์—์„œ๋„ ์ €๋ ดํ•˜๋‹ค. ๊ทธ๋ฆผ. 3์€ ์บก์ณ ๊ธฐ๋Šฅ์„ ํ™œ์šฉํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•œ ํšŒ๋กœ์ด๋‹ค. ์ขŒ์ธก ์ €ํ•ญ 3๊ฐœ๋Š” ํฐ ์ธ๋ฒ„ํ„ฐ ์ถœ๋ ฅ ์ „์••์„ ๋น„๊ต๊ธฐ ์ž…๋ ฅ ๋ฒ”์œ„๋กœ ์ค„์—ฌ์ฃผ๊ธฐ ์œ„ํ•œ ๋ถ„์•• ํšŒ๋กœ์ด๊ณ , ๊ทธ ๋ถ„์••๋œ ๊ฐ’์€ ๋น„๊ต๊ธฐ๋ฅผ ํ†ตํ•ด ๋งˆ์ดํฌ๋กœ ์ปดํ“จํ„ฐ์—์„œ ์‚ฌ์šฉํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ์ผ์ • ์ „์•• ํฌ๊ธฐ๋กœ ์ถœ๋ ฅ์„ ํ•ด์ฃผ๊ฒŒ ๋œ๋‹ค. ์บก์ณ ๊ธฐ๋Šฅ์€ ํŽ„์Šค์˜ ์—์ง€(edge)๋ฅผ ๊ฐ์ง€ํ•˜๊ณ  ํŽ„์Šค ์‚ฌ์ด์˜ ์‹œ๊ฐ„์„ ๊ณ„์‚ฐํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์ถœ๋ ฅ ์ „์••์ด PWM ํ˜•ํƒœ๋กœ ์ถœ๋ ฅ๋˜๋ฉด ๋‹จ์ž ์ „์••์€ ํ•œ ์ฃผ๊ธฐ ๋™์•ˆ์˜ ์‹œ๊ฐ„ํ‰๊ท  ๊ฐ’์œผ๋กœ ์ƒ๊ฐ ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์œผ๋ฉฐ ์‹(13)์„ ํ†ตํ•ด ๊ตฌํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

๊ทธ๋ฆผ. 3. ์บก์ณ ๊ธฐ๋Šฅ์„ ํ™œ์šฉํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•œ ํšŒ๋กœ

Fig. 3. Circuit to take advantage of the capture function

../../Resources/kiee/KIEE.2018.67.5.635/fig3.png

(13)
ห‰VpN=1TโˆซTVdcdt=VdcTONT

ํ•œํŽธ ํŽ„์Šค ํญ์„ ์ธก์ •ํ•˜์—ฌ ํ‰๊ท ์ „์••์„ ๊ณ„์‚ฐํ•˜๋Š” ๋ฐฉ์‹์€ ์ „๋ ฅ์†Œ์ž IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)์™€ ๋‹ค์ด์˜ค๋“œ์˜ ๋„ํ†ต ์‹œ ๋ฐœ์ƒํ•˜๋Š” ์ „์••๊ฐ•ํ•˜๊ฐ€ ๊ณ ๋ ค๋˜์ง€ ์•Š๋Š”๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ์ „๋™๊ธฐ์— ์ธ๊ฐ€๋˜๋Š” ์ •ํ™•ํ•œ ์ „์••์„ ์–ป๊ธฐ ์œ„ํ•ด์„œ๋Š” ์ „๋ ฅ์†Œ์ž์˜ ์ „์••๊ฐ•ํ•˜๋ฅผ ๋ณด์ƒํ•ด์ค˜์•ผ ํ•œ๋‹ค.

๊ทธ๋ฆผ. 4. PWM๊ณผ ๋‹จ์ž ์ „์•• ํŒŒํ˜•

Fig. 4. PWM and terminal voltage waveform

../../Resources/kiee/KIEE.2018.67.5.635/fig4.png

๋ณธ ๋…ผ๋ฌธ์—์„œ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋Š” ์ „๋ ฅ์†Œ์ž(PS21964-s)๋Š” ๋„ํ†ต ์‹œ 0.5~1V์˜ ์ „์•• ๊ฐ•ํ•˜๊ฐ€ ๋ฐœ์ƒํ•˜๋ฉฐ, ์ด๋Š” ์•ฝ 2.7rpm์˜ ์†๋„๋กœ ์šด์ „ ๋  ๋•Œ์˜ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ์ „์•• ํฌ๊ธฐ์™€ ๊ฐ™๋‹ค. ํ•˜์ง€๋งŒ, ์†Œ์ž์˜ ์ „์••๊ฐ•ํ•˜๋Š”ใ€€์บก์ณ ๊ธฐ๋Šฅ์„ ์ด์šฉํ•˜์—ฌ ์ธก์ •ํ•˜์ง€ ๋ชปํ•˜๋Š” ์ „์••์ด๋ฉฐ, ๋”ฐ๋ผ์„œ ๊ณ„์‚ฐ๋œ ์ „์••์„ ๊ด€์ธก๊ธฐ์˜ ์ž…๋ ฅ์œผ๋กœ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋ฉด 2.7rpm ์ดํ•˜์˜ ์†๋„ ์ •๋ฐ€๋„๋กœ๋Š” ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ์ „์••์„ ๊ด€์ธกํ•  ์ˆ˜ ์—†๋‹ค๋Š” ๊ฒƒ์„ ์˜๋ฏธํ•œ๋‹ค.

๋”ฐ๋ผ์„œ ์ €์†์—์„œ์˜ ์ •๋ฐ€๋„ ํ–ฅ์ƒ์„ ์œ„ํ•ด์„œ ์ „์••๊ฐ•ํ•˜์— ๋Œ€ํ•œ ๋ณด์ƒ์„ ์ถ”๊ฐ€ํ•˜์˜€๋‹ค. ์ฆ‰ IGBT์™€ ๋‹ค์ด์˜ค๋“œ์˜ ๋ฐ์ดํ„ฐ์‹œํŠธ์—์„œ ์ „๋ฅ˜ ํฌ๊ธฐ์— ๋”ฐ๋ฅธ ์ „์••๊ฐ•ํ•˜๋ฅผ ํ…Œ์ด๋ธ”๋กœ ๊ตฌ์„ฑํ•˜๊ณ  ๊ฐ๊ฐ ๋„ํ†ต๋˜๋Š” ๊ตฌ๊ฐ„์˜ ์ „๋ฅ˜์— ๋”ฐ๋ผ ์ „์••๊ฐ•ํ•˜ ๋ณด์ƒ๋ถ„์„ ๊ณ„์‚ฐํ•œ๋‹ค. ์ „์••๊ฐ•ํ•˜ ๋ณด์ƒ๋ถ„์€ ์‹(14)์™€ ๊ฐ™๋‹ค. ์—ฌ๊ธฐ์„œ Vdevice,A(i)์€ A์ƒ์˜ ์ „๋ ฅ์†Œ์ž ์ „์•• ๊ฐ•ํ•˜๋ฅผ ์˜๋ฏธํ•˜๋ฉฐ ์ „๋ฅ˜ i์— ๋Œ€ํ•œ ํ•จ์ˆ˜์ž„์„ ๋œปํ•œ๋‹ค. ์•ž์„œ ์ง์ ‘ ์ธก์ •ํ•œ ์ „์••์—์„œ ์ด ๊ฐ’์„ ๋บ€ ์ „์••์ด ์ „๋ ฅ์†Œ์ž์˜ ์ „์••๊ฐ•ํ•˜๊นŒ์ง€ ๊ณ ๋ คํ•œ ์ „์••์ด๊ณ  ์ด ๊ฐ’์„ ๊ด€์ธก๊ธฐ์— ์‚ฌ์šฉํ•œ๋‹ค.

(14)
Vdevice,A(i)=Ton,ATsร—Vigbt,A(i)+Ts-Ton,ATsร—Vdiode,A(i)

3. ์‹ค ํ—˜

3.1 ์‹คํ—˜๊ตฌ์„ฑ

๋ณธ๋ก ์—์„œ ๊ฒ€ํ† ๋˜์—ˆ๋˜ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ๊ตฌ๋™ ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์˜ ์‹คํ—˜์„ ์œ„ํ•œ ์ „์ฒด์ ์ธ ์ œ์–ด ๋ธ”๋ก๋„๋Š” ๊ทธ๋ฆผ. 5์™€ ๊ฐ™๋‹ค. ์†๋„์ œ์–ด๊ธฐ๋Š” ์ ๋ถ„ ๋น„๋ก€ ์ œ์–ด๊ธฐ์ด๊ณ , ์ „๋ฅ˜์ œ์–ด๊ธฐ๋Š” ๋น„๋ก€ ์ ๋ถ„ ์ œ์–ด๊ธฐ์ด๋ฉฐ, PWM ๋ฐฉ์‹์€ ๊ณต๊ฐ„๋ฒกํ„ฐ PWM ๋ฐฉ์‹์„ ์ ์šฉํ•œ๋‹ค. ๋˜ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์€ ๊ถคํ™˜ํ˜• ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ๊ด€์ธก๊ธฐ ๋ฐ ๊ถคํ™˜ํ˜• ํšŒ์ „์ž๊ฐ ๊ด€์ธก๊ธฐ๋ฅผ ์ ์šฉํ•˜์˜€๊ณ , ์ „๋™๊ธฐ ์ž…๋ ฅ์ „์•• ์ธก์ •์€ ์บก์ณ ๊ธฐ๋Šฅ์„ ์ด์šฉํ•œ ๊ทน์ „์•• ํŽ„์Šค ํญ ์ธก์ •๋ฐฉ์‹๊ณผ IGBT์™€ ๋‹ค์ด์˜ค๋“œ์˜ ์ „์••๊ฐ•ํ•˜๋ฅผ ๋ณด์ƒํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด ํ…Œ์ด๋ธ”์„ ์‚ฌ์šฉํ•œ๋‹ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ  ์ „๋™๊ธฐ ํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐ ์ธก์ •์€ ์šด์ „ ์ง์ „ 2๋‹จ ์ „๋ฅ˜์ฃผ์ž… ๋™์ž‘์— ์˜ํ•ด ์ €ํ•ญ๊ณผ ์ธ๋•ํ„ด์Šค๋ฅผ ์ธก์ •ํ•œ๋‹ค. ๊ธฐ๋™์€ 2๋‹จ ์ „๋ฅ˜์ฃผ์ž… ์ดํ›„ ์˜คํ”ˆ๋ฃจํ”„ ์ œ์–ด์—†์ด ๋ฐ”๋กœ ์†๋„์ œ์–ด๋ฅผ ์ˆ˜ํ–‰ํ•œ๋‹ค. ์Šค์œ„์นญ ์ฃผํŒŒ์ˆ˜๋Š” 15kHz์ด๋ฉฐ ๋ฐ๋“œํƒ€์ž„์€ 2ฮผs์ด๋‹ค. ์‹คํ—˜์— ์‚ฌ์šฉ๋œ ๋ชจํ„ฐ๋Š” ๋“œ๋Ÿผ์„ธํƒ๊ธฐ์— ์‚ฌ์šฉ๋˜๋Š” ์™ธ์ „ํ˜• ํ‘œ๋ฉด๋ถ€์ฐฉํ˜• ์˜๊ตฌ์ž์„ ๋™๊ธฐ ์ „๋™๊ธฐ์ด๋ฉฐ ์ „๋™๊ธฐ ํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐ๋Š” ํ‘œ 1๊ณผ ๊ฐ™๋‹ค. ์‹ค์ œ ํšŒ์ „์ž ์œ„์น˜์™€ ์ถ”์ • ์œ„์น˜๋ฅผ ๋น„๊ตํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด 1000PPR(Pulse Per Revolution) ์—”์ฝ”๋”๋ฅผ 4์ฒด๋ฐฐํ•˜์—ฌ ์‚ฌ์šฉํ•˜์˜€๋‹ค. ๊ทธ๋ฆผ. 6์—๋Š” ์‚ฌ์šฉ๋œ ์—”์ฝ”๋”๊ฐ€ ์กฐ๋ฆฝ๋œ ์ „๋™๊ธฐ์™€ ์ œ์–ด๊ธฐ๊ฐ€ ํƒ‘์žฌ๋œ ๋ณด๋“œ๋ฅผ ๋ณด์—ฌ์ฃผ๊ณ  ์žˆ๋‹ค. ์‹คํ—˜ ์‹œ์Šคํ…œ์€ ํ‘œ 1์˜ ๋ชจํ„ฐ๊ฐ€ ์ ์šฉ๋œ ๋“œ๋Ÿผ์„ธํƒ๊ธฐ, ์ œ์–ด๊ธฐ ๋ณด๋“œ, D/A ์ปจ๋ฒ„ํ„ฐ ๋ณด๋“œ, ์˜ค์‹ค๋กœ์Šค์ฝ”ํ”„๋กœ ๊ตฌ์„ฑ๋˜์–ด ์žˆ๋‹ค.

๊ทธ๋ฆผ. 5. ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์šด์ „ ์ „์ฒด ์ œ์–ด ๋ธ”๋ก๋„

Fig. 5. Sensorless operation control block diagram

../../Resources/kiee/KIEE.2018.67.5.635/fig5.png

๊ทธ๋ฆผ. 6. ์‚ฌ์šฉ๋œ ์—”์ฝ”๋”์™€ ์กฐ๋ฆฝ๋œ ๋ชจํ„ฐ์™€ ์ œ์–ด๊ธฐ ํƒ‘์žฌ ๋ณด๋“œ

Fig. 6. Used encoder assembled motor and board with controller

../../Resources/kiee/KIEE.2018.67.5.635/fig6.png

ํ‘œ 1. ์ „๋™๊ธฐ ํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐ

Table 1. Motor parameter

ํ•ญ๋ชฉ

๊ฐ’ [๋‹จ์œ„]

๊ทน ์ˆ˜

48

์ƒ ์ €ํ•ญ

5.5 [W]

์ƒ ์ธ๋•ํ„ด์Šค

37.5 [mH]

ํšŒ์ „์ž ์‡„๊ต ์ž์†

0.1462 [Vs]

์ •๊ฒฉ ์†๋„

400 [r/min]

์ƒ ์ „๋ฅ˜ ์ตœ๋Œ€๊ฐ’

9.0 [A]

3.2 ์‹คํ—˜๊ฒฐ๊ณผ

๊ทธ๋ฆผ. 7์€ ์ •์ง€์ƒํƒœ์—์„œ 2๋‹จ ์ •๋ ฌ์ „๋ฅ˜๋ฅผ ์ฃผ์ž…ํ•œ ๋’ค 46rpm์˜ ๊ณ„๋‹จํ˜• ์†๋„๋ช…๋ น์„ ์ธ๊ฐ€ํ•˜์—ฌ ์šด์ „ํ•  ๋•Œ์˜ ๋ชจํ„ฐ A์ƒ ์ „๋ฅ˜ Ia์˜ ํŒŒํ˜•๊ณผ ๊ทธ ๋•Œ ๊ณ„์‚ฐํ•œ 2-point ๋ฐ 1-point ์—ฐ์‚ฐ์— ์˜ํ•œ ์ €ํ•ญ๊ฐ’, ์‹ค์ œ ๊ณ ์ •์ž ์ €ํ•ญ๊ฐ’์„ D/A ์ปจ๋ฒ„ํ„ฐ๋กœ ์ถœ๋ ฅํ•˜์—ฌ ๋น„๊ตํ•œ ํŒŒํ˜•์ด๋‹ค. A ์˜์—ญ์—์„œ ์ง๋ฅ˜์ „๋ฅ˜๊ฐ€ 2๋‹จ์˜ ๊ณ„๋‹จ๋ชจ์–‘์œผ๋กœ ์ธ๊ฐ€๋จ์„ ์•Œ ์ˆ˜ ์žˆ๊ณ  ์ด๋•Œ 1๋‹จ ์ „๋ฅ˜๊ฐ€ ์Œ์˜ ๋ฐฉํ–ฅ์œผ๋กœ ์„œ์„œํžˆ ์ฆ๊ฐ€ํ•˜๊ณ  ์žˆ๋Š”๋ฐ ๊ทธ ์ด์œ ๋Š” ๊ธฐ๊ณ„์  ์ง„๋™์„ ์ค„์ด๊ธฐ ์œ„ํ•ด์„œ ๊ธฐ์šธ๊ธฐ๋ฅผ ๊ฐ–๋„๋ก ํ•˜์˜€๋‹ค. ์‹คํ—˜ ์ง์ „ ์‹ค์ œ ๊ณ ์ •์ž ์ €ํ•ญ์„ ๊ณ„์ธก๊ธฐ๋กœ ์ธก์ •ํ•œ ๊ฐ’์€ 5.5โ„ฆ์ธ๋ฐ 2๋‹จ ์ •๋ ฌ๋™์ž‘ ์ดํ›„ 2-point ์—ฐ์‚ฐ์— ์˜ํ•œ ๊ฐ’์€ 5.45โ„ฆ์œผ๋กœ 0.9% ์˜ค์ฐจ๋ฅผ ๊ฐ–์ง€๋งŒ 1-point ์—ฐ์‚ฐ์— ์˜ํ•œ ๊ฐ’์€ 6.1โ„ฆ์œผ๋กœ 10.9% ์ •๋„ ํฌ๊ฒŒ ์ธก์ •ํ•˜๊ณ  ์žˆ๋Š”๋ฐ ์ด๋Š” ๋ณธ๋ก ์—์„œ ๊ธฐ์ˆ ํ•œ๋Œ€๋กœ ์ „์••์˜ค์ฐจ์— ์˜ํ•ด ๋ฐœ์ƒํ•˜๋Š” ์ €ํ•ญ ์ธก์ •์˜ค์ฐจ์ด๋‹ค.

๊ทธ๋ฆผ. 7. ๊ณ ์ •์ž ์ €ํ•ญ ์ธก์ •ํŒŒํ˜•

Fig. 7. Stator resistance measurement waveform

../../Resources/kiee/KIEE.2018.67.5.635/fig7.png

๊ทธ๋ฆผ. 8์€ ์ €ํ•ญ ์ธก์ •ํŒŒํ˜•๊ณผ ๋งˆ์ฐฌ๊ฐ€์ง€๋กœ ์‹ค์ œ ์ธ๋•ํ„ด์Šค ํฌ๊ธฐ์™€ 2-point ์—ฐ์‚ฐ์— ์˜ํ•œ ํฌ๊ธฐ, 1-point ์—ฐ์‚ฐ์— ์˜ํ•œ ํฌ๊ธฐ๋ฅผ ๋น„๊ตํ•œ ํŒŒํ˜•์ด๋‹ค. B ์˜์—ญ์—์„œ ์•Œ ์ˆ˜ ์žˆ๋“ฏ์ด ์ธ๋•ํ„ด์Šค๋ฅผ ์ธก์ •ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด ๋จผ์ € 2.2์ดˆ ๋™์•ˆ 0.5A, 60Hz ๊ต๋ฅ˜์ „๋ฅ˜๋ฅผ ์ธ๊ฐ€ํ•œ ๋’ค ์ด์–ด์„œ 0.5์ดˆ ๋™์•ˆ 1.0A, 60Hz ๊ต๋ฅ˜์ „๋ฅ˜๋ฅผ ์ธ๊ฐ€ํ•˜๋Š” 2๋‹จ ํ˜•ํƒœ์˜ ์ „๋ฅ˜๋ฅผ ์ฃผ์ž…ํ•˜๊ณ  ์žˆ์Œ์„ ํ™•์ธํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ์‹ค์ œ ์ธ๋•ํ„ด์Šค ํฌ๊ธฐ๋Š” 37.5mH์ธ๋ฐ 2๋‹จ ์ „๋ฅ˜์ฃผ์ž… ์ดํ›„ 2-point ์—ฐ์‚ฐ์— ์˜ํ•œ ๊ฐ’์€ 36.9mH๋กœ 1.6% ์˜ค์ฐจ๋ฅผ ๋ณด์ด์ง€๋งŒ 1-point ์—ฐ์‚ฐ์— ์˜ํ•œ ๊ฐ’์€ 27.5mH๋กœ ์ „์••์˜ค์ฐจ์— ์˜ํ•ด 26.7% ์ •๋„์˜ ์ธก์ •์˜ค์ฐจ๋ฅผ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด๊ณ  ์žˆ๋‹ค.

๊ทธ๋ฆผ. 8. ์ธ๋•ํ„ด์Šค ์ธก์ •ํŒŒํ˜•

Fig. 8. Inductance measurement waveform

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๊ทธ๋ฆผ. 7๊ณผ ๊ทธ๋ฆผ. 8์ฒ˜๋Ÿผ ์ €ํ•ญ ์ธก์ •์„ ๋งˆ์ง€๋ง‰์— ํ•˜๋Š” ์ด์œ ๋Š” 2๋‹จ ์ „๋ฅ˜๋ฅผ ์ฃผ์ž…ํ•˜๋Š” ๋ชฉ์ ์ด ์ €ํ•ญ ์ธก์ • ์ด์™ธ ํšŒ์ „์ž ์œ„์น˜๋ฅผ ์ œ์–ด๊ธฐ๊ฐ€ ์•„๋Š” ์œ„์น˜๋กœ ์ •๋ ฌํ•˜์—ฌ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ๊ธฐ๋™์„ ์›ํ™œํžˆ ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•œ ๋ชฉ์ ๋„ ์žˆ๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์ด๋‹ค. ๋˜ํ•œ ์‹ค์ œ ์ธ๋•ํ„ด์Šค ๊ณ„์‚ฐ์€ ์ €ํ•ญ ์ธก์ • ํ›„ ์ตœ์ข… ๊ณ„์‚ฐ์„ ์ˆ˜ํ–‰ํ•˜๋ฏ€๋กœ ์ •ํ™•ํžˆ ์ธก์ •๋œ ์ €ํ•ญ์ด ๋ฐ˜์˜๋œ ์ธ๋•ํ„ด์Šค ๊ฐ’์„ ๊ณ„์‚ฐํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

๊ทธ๋ฆผ. 9~๊ทธ๋ฆผ. 11์€ 1-point ์—ฐ์‚ฐ์— ์˜ํ•ด ์ธก์ •ํ•œ ๊ณ ์ •์ž ์ €ํ•ญ, ์ธ๋•ํ„ด์Šค ๋ฐ ์ง€๋ น์ „์••์œผ๋กœ ๊ฐ๊ฐ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์šด์ „ํ•  ๊ฒฝ์šฐ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ( ^esds,^esqs), ์‹ค์ œ ์œ„์น˜( ฮธencoderr), ์ถ”์ • ์œ„์น˜( ห†ฮธr) ๋ฐ ์œ„์น˜์˜ค์ฐจ( ฮธerror=ฮธencoderr-ห†ฮธr) ํŒŒํ˜•์ด๋‹ค. ์ •์ง€ ์ƒํƒœ์—์„œ 1๋‹จ ์ „๋ฅ˜๋ฅผ ์ฃผ์ž…ํ•œ ํ›„ 46rpm ๊ณ„๋‹จํ˜• ์†๋„๋ช…๋ น์„ ์ธ๊ฐ€ํ•˜์—ฌ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์šด์ „์„ ์‹œ๋„ํ•˜๊ณ  ์žˆ๋Š” ์ƒํƒœ์ด๋‹ค.

๊ทธ๋ฆผ. 9๋Š” 1-point ์—ฐ์‚ฐ์— ์˜ํ•ด ์ธก์ •ํ•œ ๊ณ ์ •์ž ์ €ํ•ญ์„ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ๊ด€์ธก๊ธฐ์— ์ ์šฉํ•˜๋Š” ๊ฒฝ์šฐ๋กœ ์šด์ „์— ์‹คํŒจํ•˜์ง€๋Š” ์•Š์•˜์œผ๋‚˜ ๋ถˆ์•ˆ์ •ํ•˜๊ฒŒ ๊ธฐ๋™์„ ํ•˜๊ณ  ์ตœ๋Œ€ ๋ถ€ํ•˜ํ† ํฌ๊ฐ€ ๋ฐœ์ƒํ•˜๋Š” ์ „๊ธฐ๊ฐ 6์ฃผ๊ธฐ ์ „ํ›„๋กœ, ๊ด€์ธก๋œ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ์˜ ํฌ๊ธฐ์™€ ํ˜•ํƒœ์˜ ์™œ๊ณก์ด ์‹ฌํ•˜๊ณ  ์œ„์น˜์˜ค์ฐจ๋„ ์ „๊ธฐ๊ฐ์œผ๋กœ ์ตœ๋Œ€ 0.72rad ์ˆ˜์ค€์ด๋ฉฐ ์ถ”์ •์œ„์น˜์— 6๊ณ ์กฐํŒŒ ํ˜•ํƒœ์˜ ์™œ๊ณก๊นŒ์ง€ ์กด์žฌํ•จ์„ ์•Œ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

๊ทธ๋ฆผ. 9. 1-point ์—ฐ์‚ฐ์— ์˜ํ•œ ๊ณ ์ •์ž ์ €ํ•ญ ์ ์šฉ ์‹œ ๊ด€์ธกํ•œ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ๊ณผ ์œ„์น˜์˜ค์ฐจ

Fig. 9. Observed back-emf and position error when applying stator resistance by 1-point calculation

../../Resources/kiee/KIEE.2018.67.5.635/fig9.png

๊ทธ๋ฆผ. 10์€ 1-point ์—ฐ์‚ฐ์— ์˜ํ•ด ์ธก์ •ํ•œ ์ธ๋•ํ„ด์Šค๋ฅผ ์ ์šฉํ•˜๋Š” ๊ฒฝ์šฐ๋กœ ๊ณ ์ •์ž ์ €ํ•ญ๊ณผ๋Š” ๋‹ฌ๋ฆฌ ์ „๊ธฐ๊ฐ 4์ฃผ๊ธฐ๊นŒ์ง€ ์œ„์น˜์˜ค์ฐจ๊ฐ€ ์ฆ๊ฐ€ํ•˜๋‹ค๊ฐ€ ๊ฒฐ๊ตญ ์ตœ๋Œ€ ๋ถ€ํ•˜ํ† ํฌ๊ฐ€ ๋ฐœ์ƒํ•˜๋Š” ๋ถ€๊ทผ์—์„œ ๊ฒฐ๊ตญ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์šด์ „์ด ์‹คํŒจํ•˜๊ณ  ์žˆ๋‹ค.

๊ทธ๋ฆผ. 10. 1-point ์—ฐ์‚ฐ์— ์˜ํ•œ ์ธ๋•ํ„ด์Šค ์ ์šฉ ์‹œ ๊ด€์ธกํ•œ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ๊ณผ ์œ„์น˜์˜ค์ฐจ

Fig. 10. Observed back-emf and position error when applying inductance by 1-point calculation

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๊ทธ๋ฆผ. 11์€ ์ง€๋ น์ „์••์„ ์ ์šฉํ•˜๋Š” ๊ฒฝ์šฐ๋กœ ์ดˆ๊ธฐ๋ถ€ํ„ฐ ์ •์ƒ์ ์ธ ์šด์ „์„ ๋ชปํ•˜๊ณ  3rpm ์ •๋„๋ฅผ ๋ณด์ด๋‹ค๊ฐ€ ๊ทธ๋ฆผ. 10๊ณผ ๊ฐ™์ด ๊ฒฐ๊ตญ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์šด์ „์ด ์‹คํŒจํ•˜๊ณ  ์žˆ์Œ์„ ์•Œ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ๋“œ๋Ÿผ์„ธํƒ๊ธฐ์™€ ๊ฐ™์€ ์ €์† ์šด์ „์ด ์ƒ์‹œ ์š”๊ตฌ๋˜๋Š” ์‘์šฉ์—์„œ๋Š” ์ธ๋ฒ„ํ„ฐ์—์„œ ๋ฐœ์ƒ๋˜๋Š” ์ „์•• ์˜ค์ฐจ๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ•˜์ง€ ์•Š์„ ๊ฒฝ์šฐ, ์ง€๋ น์ „์••๊ณผ ์‹ค์ œ ์ธ๊ฐ€์ „์•• ์‚ฌ์ด์— ์ฐจ์ด๊ฐ€ ๋งŽ์ด ์กด์žฌํ•˜๊ณ , ์ด๋ฅผ ์ •ํ™•ํžˆ ์•Œ์ง€ ๋ชปํ•  ๊ฒฝ์šฐ๋Š” ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์šด์ „์ด ๋ถˆ๊ฐ€๋Šฅํ•จ์„ ๋ณด์ด๊ณ  ์žˆ๋‹ค.

๊ทธ๋ฆผ. 11. ์ง€๋ น์ „์•• ์ ์šฉ ์‹œ ๊ด€์ธกํ•œ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ๊ณผ ์œ„์น˜์˜ค์ฐจ

Fig. 11. Observed back-emf and position error when applying command voltage

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๊ทธ๋ฆผ. 12๋Š” ๋ณธ ๋…ผ๋ฌธ์—์„œ ์ œ์‹œํ•œ 2-point ์—ฐ์‚ฐ์— ์˜ํ•œ ๊ณ ์ •์ž ์ €ํ•ญ, ์ธ๋•ํ„ด์Šค์™€ ์ง์ ‘ ์„ผ์‹ฑํ•œ ์ „์••์„ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ๊ด€์ธก๊ธฐ์— ์ ์šฉํ•  ๊ฒฝ์šฐ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ๊ณผ ์œ„์น˜์˜ค์ฐจ ํŒŒํ˜•์ด๋‹ค. ๊ทธ๋ฆผ. 12(a)์˜ ์ „์ฒด ํŒŒํ˜•์—์„œ ์•Œ ์ˆ˜ ์žˆ๋“ฏ์ด ๊ธฐ๋™๋ถ€ํ„ฐ ์ •์ƒ์ƒํƒœ๊นŒ์ง€ ์ •์ƒ์ ์ธ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์šด์ „์„ ์ˆ˜ํ–‰ํ•จ์„ ์•Œ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค. ๊ทธ๋ฆผ. 12(b)๋Š” ๊ธฐ๋™๋ถ€ํ„ฐ ๊ณผ๋„์ƒํƒœ ๊ตฌ๊ฐ„์„ ํ™•๋Œ€ํ•œ ๊ทธ๋ฆผ์ด๊ณ  ๊ทธ๋ฆผ. 12(c)๋Š” 46rpm์˜ ์ •์ƒ์ƒํƒœ ๊ตฌ๊ฐ„์„ ํ™•๋Œ€ํ•œ ๊ทธ๋ฆผ์œผ๋กœ ์ „๊ตฌ๊ฐ„ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ๊ณผ ์ถ”์ •์œ„์น˜ ๋ชจ๋‘ ๊ด€์ธก์„ ์ž˜ํ•˜๊ณ  ์žˆ์Œ์„ ์•Œ ์ˆ˜ ์žˆ๋‹ค.

๊ทธ๋ฆผ. 12. 2-point ์—ฐ์‚ฐ์— ์˜ํ•ด ์ธก์ •๋œ ๊ณ ์ •์ž ์ €ํ•ญ, ์ธ๋•ํ„ด์Šค ์ ์šฉ ๋ฐ ์ง์ ‘ ์ „์••์„ผ์‹ฑ์— ์˜ํ•œ ๊ด€์ธกํ•œ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ๊ณผ ์œ„์น˜์˜ค์ฐจ((a) ์ „์ฒด (b) ๊ณผ๋„์ƒํƒœ (c) ์ •์ƒ์ƒํƒœ)

Fig. 12. Observed back-emf and position error using stator resistance and inductance measured by 2-point calculation and direct voltage sensing ((a) Overall (b) Transient state (c) Steady state)

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๊ทธ๋ฆผ. 13์€ ์ œ์•ˆ๋œ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ๊ด€์ธก๊ธฐ์˜ ์ œ์–ด ์‹ ๋ขฐ์„ฑ์„ ํ™•์ธํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•œ ๋ชฉ์ ์œผ๋กœ ๋ถ€ํ•˜๋ณ€๋™ ์‹œ ์ €์† ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์„ฑ๋Šฅ์„ ํ‰๊ฐ€ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•œ ์šด์ „ ํŒŒํ˜•์ด๋‹ค. ๋ถ€ํ•˜๋ณ€๋™์€ 15%, 30%, 60%์— ํ•ด๋‹นํ•˜๋Š” ์„ธํƒ๋ฌผ์„ ๋„ฃ์€ ํ›„ ๊ฐ๊ฐ์˜ ๋ถ€ํ•˜์— ํ•ด๋‹นํ•˜๋Š” ๋ฌผ์˜ ์–‘์„ ๋„ฃ๊ณ  ๋ฌผ๊ณผ ํ˜ผํ•ฉ๋œ ์„ธํƒ๋ฌผ์ด ๋‚™์ฐจ๊ฐ€ ๋ฐœ์ƒํ•˜๋Š” 46rpm์˜ ์†๋„๋กœ ๊ธฐ๋™ ๋ฐ ์œ ์ง€ํ•˜๋Š” ์กฐ๊ฑด์œผ๋กœ ์‹คํ—˜ํ•˜์˜€์œผ๋ฉฐ, ์ตœ๋Œ€ ๋ถ€ํ•˜ํ† ํฌ๋Š” ๊ธฐ๋™ ํ›„ ์„ธํƒ๋ฌผ์ด ๊ธฐ๊ณ„๊ฐ์œผ๋กœ 90๋„ ๋ถ€๊ทผ์—์„œ ๋ฐœ์ƒํ•œ๋‹ค. ์—ฌ๊ธฐ์„œ 60% ์กฐ๊ฑด์€ ๋ฌผ์ด ์ถ”๊ฐ€๋œ ์„ธํƒ ์กฐ๊ฑด์ผ ๋•Œ๋Š” ๊ธฐ๋™ ์‹œ์— ๋ถ€ํ•˜ํ† ํฌ๊ฐ€ ์ตœ๋Œ€๋กœ ๋ฐœ์ƒํ•˜๋Š” ๋ถ€ํ•˜๋Ÿ‰์„ ์˜๋ฏธํ•˜๋ฉฐ ๊ทธ ์ด์ƒ์ผ ๊ฒฝ์šฐ์—๋Š” ์˜คํžˆ๋ ค ๋ถ€ํ•˜ํ† ํฌ๊ฐ€ ์ž‘์•„์ง€๋Š” ํŠน์ง•์„ ๊ฐ–๊ณ  ์žˆ๋‹ค. ๊ทธ๋ฆผ. 13(a)~๊ทธ๋ฆผ. 13(c)์—์„œ ๋ณผ ์ˆ˜ ์žˆ๋“ฏ์ด ๊ธฐ๋™ ํ›„ ์ „๊ธฐ๊ฐ์œผ๋กœ 6์ฃผ๊ธฐ์— ํ•ด๋‹น๋˜๋Š” ๊ธฐ๊ณ„๊ฐ 90๋„ ๋ถ€๊ทผ์—์„œ ์ตœ๋Œ€์ „๋ฅ˜๊ฐ€ ๋ฐœ์ƒํ•˜๊ณ  ๋ถ€ํ•˜๊ฐ€ ์ฆ๊ฐ€ํ• ์ˆ˜๋ก ์ตœ๋Œ€์ „๋ฅ˜ ์œ ์ง€์‹œ๊ฐ„์ด ๊ธธ์–ด์ง€๋Š” ๊ฒฝํ–ฅ์ด ๋‚˜ํƒ€๋‚œ๋‹ค.

๊ทธ๋ฆผ. 13. ๊ฒฝ๋ถ€ํ•˜์™€ ์ค‘๋ถ€ํ•˜ ์ ์šฉ ์‹œ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ๋™์ž‘((a) 15% ๋ถ€ํ•˜ (b) 30% ๋ถ€ํ•˜ (c) 60% ๋ถ€ํ•˜)

Fig. 13. Sensorless operation at light load and heavy load ((a) 15% load (b) 30% load (c) 60% load)

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๋ถ€ํ•˜ 15%~60% ๋ณ€๋™๊นŒ์ง€ ์šด์ „์‹œ ์ˆœ๊ฐ„์ ์ธ ์ตœ๋Œ€์˜ค์ฐจ๋Š” ์ „๊ธฐ๊ฐ 0.31~0.63rad ์ •๋„ ๋ฐœ์ƒํ•˜์˜€๊ณ  ํ‰๊ท ์˜ค์ฐจ๋Š” ์ „๊ธฐ๊ฐ 0.08~0.17rad ์ •๋„๋ฅผ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด์—ˆ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ ์ œ์•ˆ๋œ ์ œ์–ด๊ธฐ๋Š” ์„ธํƒ๋ฌผ๊ณผ ๋ฌผ์ด ํ˜ผํ•ฉ๋˜์–ด ๋ถ€ํ•˜๋ณ€๋™์ด ์‹ฌํ•˜๊ฒŒ ๋ฐœ์ƒํ•˜๋”๋ผ๋„ ์•ˆ์ •๋œ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ๋™์ž‘์„ ํ™•์ธํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์—ˆ๋‹ค.

4. ๊ฒฐ ๋ก 

๋ณธ ๋…ผ๋ฌธ์—์„œ๋Š” ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ๊ด€์ธก๊ธฐ ๊ธฐ๋ฐ˜ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์•Œ๊ณ ๋ฆฌ์ฆ˜์˜ ์ €์† ์šด์ „์— ์˜ํ–ฅ์„ ์ฃผ๋Š” ์ „๋™๊ธฐ ํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐ์™€ ์ „์•• ์˜ค์ฐจ๋ฅผ ์ตœ์†Œ๋กœ ํ•˜๋Š” ๋ฐฉ๋ฒ•์„ ์ œ์•ˆํ•˜์˜€์œผ๋ฉฐ, ๋“œ๋Ÿผ์„ธํƒ๊ธฐ์™€ ๊ฐ™์€ ์ •์—ญ๊ธฐ๋™๊ณผ ์ €์† ์šด์ „์ด ๋นˆ๋ฒˆํ•˜๊ณ  ๋ถ€ํ•˜๋ณ€๋™์ด ์‹ฌํ•œ ํ™˜๊ฒฝ์—์„œ๋„ ์šด์ „ ์‹ ๋ขฐ์„ฑ ๋ฐ ์•ˆ์ •์„ฑ์„ ๋†’์ด๊ณ ์ž ํ•˜์˜€๋‹ค. ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์šด์ „์—์„œ๋Š” ๊ด€์ธก๊ธฐ์— ์‚ฌ์šฉ๋˜๋Š” ๋ชจํ„ฐ ํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐ์™€ ๊ด€์ธก๊ธฐ๋กœ ์ž…๋ ฅ๋˜๋Š” ์ •๋ณด๋“ค์˜ ์ •ํ™•๋„๊ฐ€ ์ค‘์š”ํ•œ๋ฐ ํŠนํžˆ ์ €์† ์„ฑ๋Šฅ์— ์˜ํ–ฅ์„ ๋งŽ์ด ์ฃผ๋Š” ์š”์†Œ๋กœ ๊ณ ์ •์ž ์ €ํ•ญ, ์ธ๋•ํ„ด์Šค, ์ž…๋ ฅ์ „์••์ด ์žˆ๋‹ค. ๊ณ ์ •์ž ์ €ํ•ญ์€ ๋Œ€๋Ÿ‰์ œ์กฐ ๊ณผ์ •์—์„œ ๋ถˆ๊ฐ€ํ”ผํ•˜๊ฒŒ ๋ฐœ์ƒํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ์ €ํ•ญ๊ฐ’ ์‚ฐํฌ์™€ ์šด์ „ ์ค‘ ๋ฐœ์ƒํ•˜๋Š” ์—ด๋กœ ์ธํ•œ ์ €ํ•ญ๊ฐ’ ๋ณ€๋™์ด ๋ฐœ์ƒ ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๊ณ , ์ธ๋•ํ„ด์Šค๋„ ์ œ์กฐ์‚ฐํฌ๋กœ ์ธํ•œ ๋ณ€๋™์ด ๋ฐœ์ƒํ•  ๋ฟ๋งŒ ์•„๋‹ˆ๋ผ ์ „๋ฅ˜์˜ ๋ณ€ํ™”๊ฐ€ ์‹ฌํ•œ ์ €์†์—์„œ ๊ทธ ์˜ํ–ฅ์ด ํฌ๋‹ค. ๋˜ํ•œ ๊ธฐ๋™๊ณผ ์ €์†์˜์—ญ์—์„œ๋Š” ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ์ •๋ณด๊ฐ€ ๋งค์šฐ ์ž‘์€๋ฐ ๋ฐ˜ํ•ด ์ด๋•Œ ์ง€๋ น์ „์••์„ ์‚ฌ์šฉํ•  ๊ฒฝ์šฐ์—๋Š” ๋ฐ๋“œํƒ€์ž„๊ณผ ์ „๋ ฅ์†Œ์ž์˜ ์ „์••๊ฐ•ํ•˜์— ์˜ํ•œ ์™œ๊ณก์ „์••์ด ์ƒ๋Œ€์ ์œผ๋กœ ์ปค์„œ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ์ •๋ณด๋ฅผ ์ถ”์ •ํ•˜๊ธฐ๊ฐ€ ์–ด๋ ต๋‹ค.

์ด๋ ‡๋“ฏ ์ดˆ๊ธฐ๊ฐ’์ด ๋‹ค๋ฅด๊ณ  ์šด์ „ ์ค‘์—๋„ ๋ณ€๋™์ด ๋˜์–ด ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์„ฑ๋Šฅ์— ํฐ ์˜ํ–ฅ์„ ๋ฏธ์น˜๋Š” ๊ณ ์ •์ž ์ €ํ•ญ๊ณผ ์ธ๋•ํ„ฑ์Šค๋ฅผ ์•Œ์•„๋‚ด๊ธฐ ์œ„ํ•ด 2๋‹จ ์ „๋ฅ˜์ฃผ์ž…์„ ํ†ตํ•ด ๊ฐ ๋‹จ์— ๊ณตํ†ต์ ์œผ๋กœ ์กด์žฌํ•˜๋Š” ์ „์••์˜ค์ฐจ๋ฅผ 2-point ์—ฐ์‚ฐ๋ฐฉ์‹์œผ๋กœ ์ƒ์‡„์‹œ์ผœ ์ „์••์˜ค์ฐจ์— ์˜ํ•œ ์˜ํ–ฅ์„ ์ตœ์†Œํ™”ํ–ˆ๋‹ค. ๋˜ ์ „๋™๊ธฐ์— ์ธ๊ฐ€๋˜๋Š” ์ „์••์„ ์ธก์ •ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด ์ถœ๋ ฅ PWM ํŽ„์Šคํญ์„ ๋งˆ์ดํฌ๋กœ ์ปดํ“จํ„ฐ์— ๋‚ด์žฅ๋œ ํšŒ๋กœ๋งŒ์„ ์ด์šฉํ•˜์—ฌ ๊ฐ„๋‹จํžˆ ์ธก์ •ํ•˜๋Š” ๋ฐฉ์‹์„ ์ œ์•ˆํ•˜์˜€์œผ๋ฉฐ, ์ธ๋ฒ„ํ„ฐ์— ๋‚ด์žฅ๋œ ์ „๋ ฅ์†Œ์ž์˜ ์ „์••๊ฐ•ํ•˜๋ถ„์„ ์ „๋ฅ˜ ํฌ๊ธฐ์— ๋”ฐ๋ฅธ ํ…Œ์ด๋ธ”๋กœ ๋ณด์ƒํ•ด์คŒ์œผ๋กœ์จ ๋ณ€๋™ํ•˜๋Š” ์ž…๋ ฅ์ „์›์— ๋Œ€ํ•ด์„œ๋„ ์ „๋™๊ธฐ ํŒŒ๋ผ๋ฏธํ„ฐ์™€ ๊ณ„์ธก์ •๋ณด์˜ ์ •ํ™•์„ฑ์„ ๋†’์—ฌ ๊ธฐ๋™์‹œ์™€ ์ €์†์˜์—ญ์—์„œ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ์ถ”์ • ์ •๋ฐ€๋„๋ฅผ ๋†’ํ˜€ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค์˜ ์œ„์น˜์˜ค์ฐจ๋ฅผ ์ตœ์†Œํ™”ํ•˜์˜€๋‹ค.

์ด๋กœ์จ ๊ธฐ๋™๊ณผ ์ €์† ์šด์ „์ด ๋นˆ๋ฒˆํ•˜๊ณ  ๋ถ€ํ•˜๋ณ€๋™์ด ์‹ฌํ•œ ํ™˜๊ฒฝ์—์„œ๋„ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์šด์ „ ์„ฑ๋Šฅ์„ ํ–ฅ์ƒ์‹œํ‚ด์œผ๋กœ์„œ ๊ฐ€๊ฒฉ๊ณผ ์‹ ๋ขฐ์„ฑ์— ๋ฏผ๊ฐํ•œ ๊ฐ€์ „๋ถ„์•ผ์—๋„ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์ œ์–ด ์‘์šฉ๋ฒ”์œ„๋ฅผ ๋„“ํžˆ๋Š”๋ฐ ๊ธฐ์—ฌํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์—ˆ๋‹ค. ์‹คํ—˜์„ ํ†ตํ•ด ๊ฐœ์„ ๋œ ์ „๋™๊ธฐ ์—ญ๊ธฐ์ „๋ ฅ ๊ด€์ธก๊ธฐ์˜ ํƒ€๋‹น์„ฑ๊ณผ ๋ถ€ํ•˜ ๋ณ„ ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค ์šด์ „ ์‹ ๋ขฐ์„ฑ์ด ๊ฐœ์„ ๋จ์„ ๋ณด์˜€๋‹ค.

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Kim Jae-Suk, Sul Seung-Ki, 2016, Influence of Resistance Error to the Bandwidth of Back-EMF Estimation based SMPMSM Sensorless Drives, Trans. KIPE., Vol. 21, No. 5Google Search

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๊น€ ๊ฒฝ ํ›ˆ (Kyung-Hoon Kim)
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์œค ์ฒ  (Chul Yun)
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2018๋…„ : ๊ฒฝ๋ถ๋Œ€ํ•™๊ต ์ „์ž๊ณตํ•™๋ถ€(๊ณตํ•™๋ฐ•์‚ฌ)

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๊ด€์‹ฌ๋ถ„์•ผ : ๋ชจํ„ฐ์ œ์–ด, ์ „๋ ฅ์ „์ž

์กฐ ๋‚ด ์ˆ˜ (Nae-Soo Cho)
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2012๋…„ : ๊ฒฝ๋ถ๋Œ€ํ•™๊ต ์ „์ž๊ณตํ•™๋ถ€(๊ณตํ•™๋ฐ•์‚ฌ)

2013๋…„~ํ˜„์žฌ:๊ณ„๋ช…๋ฌธํ™”๋Œ€ํ•™๊ต ์ „์ž์ •๋ณด๊ณผ ์กฐ๊ต์ˆ˜

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์žฅ ๋ฏผ ํ˜ธ (Min-Ho Jang)
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2010๋…„ : ๋ถ€์‚ฐ๋Œ€ํ•™๊ต ์ „๊ธฐ๊ณตํ•™๊ณผ(๊ณตํ•™์„์‚ฌ)

2010๋…„~ํ˜„์žฌ:LG์ „์ž H&A ์ œ์–ด์—ฐ๊ตฌ์†Œ ์„ ์ž„์—ฐ๊ตฌ์›

๊ด€์‹ฌ๋ถ„์•ผ : ์„ผ์„œ๋ฆฌ์Šค์ œ์–ด, ์ธ๋ฒ„ํ„ฐ

๊ถŒ ์šฐ ํ˜„ (Woo-Hyen Kwon)
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1993๋…„ : ํ•œ๊ตญ๊ณผํ•™๊ธฐ์ˆ ์› ์ „์ž๊ณตํ•™๋ถ€(๊ณตํ•™๋ฐ•์‚ฌ)

1979๋…„~ํ˜„์žฌ : ๊ฒฝ๋ถ๋Œ€ํ•™๊ต ์ „์ž๊ณตํ•™๋ถ€ ๊ต์ˆ˜

๊ด€์‹ฌ๋ถ„์•ผ : ์ „๋ ฅ๋ณ€ํ™˜๊ธฐ ๋ฐ ๋“œ๋ผ์ด๋ฒ„, ์ปดํ“จํ„ฐ ์‘์šฉ์ œ์–ด