기술논문 2023 No.1
자기 포화 및 자석 온도 변화를 고려한 IPMSM의 고정밀 토크 제어

매립 자석형 동기 전동기(IPMSM)는 소형 고효율이라는 특징으로부터 전기 자동차나 산업 기계 등의 다양한 응용에 널리 적용되고 있다. 그러나 최근에는 IPMSM의 소형화·고토크 밀도화가 가속됨으로써 자기 포화에 기인하는 토크의 비선형성이 증가하고, 특히 고부하 영역이나 고속 영역에서 정확한 토크 제어를 행하는 것이 어려워지고 있다. 또한 운전 중에 IPMSM 내의 자석 온도가 상승함으로써 토크 정밀도는 악화되지만, 그에 대한 운전 중 보정은 특히 어려운 과제로 알려져있다. 당사는 이러한 문제를 해결하기 위해 독자적인 자속 옵저버와 유도 전압 상수 추정기를 이용한 고정밀 토크 제어 기술을 제안한다. 이 기술은 강한 자기 포화를 갖는 IPMSM에 대해 전체 구동 영역에서 정확한 토크 출력을 실현하고 IPMSM의 온도 변화로 인한 토크 변동을 억제하는 효과를 갖는다. 또한, 본 구성은 토크의 비선형성을 보정하기 위한 대규모의 룩업 테이블을 필요로 하지 않기 때문에, 임베디드 소프트웨어에의 실장이 용이하다는 특징도 있다. 본 논문에서는 제안 된 토크 제어 기술의 구조, 특징 및 종래의 제어 시스템에 대한 토크 정밀도의 개선 효과를 설명한다.

덧붙여 본고는 2022 International Power Electronics Conference (IPEC-Himeji 2022- ECCE Asia) 발표 논문 「High-Precision Torque Control of IPMSM Considering Magnetic Saturation and Magnet Temperature Variation」을 재편한 것이다.

■ 관련 기술 논문
본 논문은 공개된 기술 논문의 속보이다.

• 기술논문 2021 No.1(2021년 9월 30일 공개)
  축간 간섭 인덕턴스를 고려한 자속 관찰자에 의한 IPMSM의 고정밀 토크 제어 기술