고정자 자속맵을 활용한 모델기반 센서리스 제어의 추정 각오차 및 안정성 분석

초록

본 연구에서는 영구자석 전동기의 모델 기반 센서리스 제어 수행 시 발생하는 각오차를 정량적으로 분석한다. 기존의 인덕턴스 오차에 대한 각오차 성능 분석 방법은 실제 운전점 변화로 인한 인덕턴스 포화도 변화를 반영하지 못한다는 한계점으로 인해 제어기의 제정수 오차가 과도할 경우 센서리스 제어가 불안정해지는 현상을 분석하기에 적절하지 않았다. 본 연구에서는 전류 평면에 대한 고정자 자속 정보를 사전에 취득하고, 이에 기반하여 부하에 따른 추정 각오차를 계산함으로써, 센서리스 제어 과정에서 발생 가능한 각오차 분포를 시각화하였다. 특히, 추정 각오차가 0도가 되는 조건을 기준으로 시스템의 안정 운전 조건을 도출하였으며, 해당 조건을 벗어나는 경우 센서리스 추정기의 발산 현상이 나타남을 시뮬레이션과 실험을 통해 확인하였다. 제안된 안정성 분석 방법은 특정 제정수에 대해 센서리스 제어의 각오차 성능과 안정성 한계 기준을 제공하며, 더욱 넓은 안정 영역을 가지는 센서리스 추정기 설계에 활용될 수 있다.