새로운 强制電流回路를 갖는 他勵式 인버터

심재명 명지대학교 대학원 1992 국내박사

타려식 인버터는 轉流에너지를 외부에서 공급받고 있다. 轉流장치가 인버터내에 없는 관계로 그 구조 또한 간단한 장점이 있다. 轉流형식은 自然轉流를 하는 탓에 轉流시에 전압 써어지가 적어 轉流손실이 대단히 적은 점이 있다. 이와 같은 장점 때문에 회전기 분야에서도 타려식 인버터를 이용하는 방법이 활발히 연구되고 있다. 그러나, 타려식 인버터는 진상역률의 부하를 갖는 경우에만 동작이 가능하여 부하가 국한 된다. 동기전동기는 진상부하가 가능하여 응용가능하나, 시동시 충분한 부하 역기전력을 확보하지 못하여 별도의 轉流방법이 강구되고 있다. 그 대표적인 예가 "Thomas A. Lipo"의 3차 조파를 轉流로 이용하는 방법이다. 유도전동기와 같은 지상부하를 타려식 인버터에 응용하는 경우도 최근에 활발히 연구되고 있으며, 이에 대한 관심도 높아지고 있다. 지상부하의 경우에는 부하측에 콘덴서를 직렬 또는 병렬로 삽입하여 진상부하기능을 갖도록 하는 방법이 제안되고 있다. 유도전동기에 응용되는 타려식 인버터의 轉流는 負荷轉流를 이용하게 되는데 충분한 역기전력의 확보가 우선되어야 하므로 시동시는 불가능하다. 따라서, 본 연구에서는 유도전동기 운전을 위한 시스템을 컨버터, 强制轉流회로, 인버터, 부하로 구성하였다. 컨버터는 제어정류가 가능하도록 구성하고, 인버터와의 사이에 대단히 큰 리액터를 설치하여 電流型 인버터로서의 기능을 갖도록 설계하였다. 컨버터, 인버터는 반도체 소자로 신뢰성과 경제성을 고려하여 SCR을 사용하였다. 진상부하를 얻기위해 유도전동기와 병렬로 콘덴서를 결선 하였다. 진상부하가 되는 시점을 결정하는 요소로, 전동기 부하를 Pump, Fan, Blower, Compressor와 같은 유체 이송부하에 응용하는데 주안점을 두고, 전동기 속도가변범위가 정해지면, 그에 따른 조건을 이용한 시뮬레이션을 통해 콘덴서의 크기를 선정하였다. 진상부하시점까지는 타려식 인버터로 동작할 수 없다. 이를 해결하기위해 컨버터와 인버터사이에 强制轉流회로를 두어, 진상부하 개시점까지 한시적으로 타려식 인버터와 强制轉流를 혼용하였다. 본 시스템에 사용된 强制轉流회로를 본 논문에서 제안하여, 이를 해석하고, 强制轉流와 負荷轉流를 혼용하기 위한 轉流自由度를 고찰하였다. 본 연구의 이론을 확인하기위해 유도전동기를 부하로 하여, 强制轉流回路를 추가한 타려식 인버터를 운전한 결과, 기동에서 負荷轉流可能領域까지는 强制轉流회로가, 負荷轉流可能領域이후에서는 負荷轉流가 원만히 동작됨을 확인 하였다. The commutation energy is supplied to a line commutated inverter out of the load or power source. Therefore, the structure of the inverter is simple. There is a low commutation loss because of using a natural commutation in a line commutated inverter. Also the voltage surge due to a natural commutation is small. Because the line commutated inverter has a lot of merits as dissused above, there has been strong interest in the application of the rotating machine by a line commutated inverter. But, there is a limitation in the load because the line commutated inverter is capable of operating in the only leading power factor. It is possible to drive synchronous motor(SM) through the line commutated inverter because power factor of SM is adjutable to leading power factor. But, a counter electro-motive-force of SM is not sufficient to commutate inverter during the starting. There is a little study on the commutation method of the inverter to drive synchronous motor. The typical paper of the study on the commutation method is Thomas A. Lipo's paper using 3th harmonics in the commutation. The study appling induction motor to the line commutated inverter has been proceeding in recent years vividly. For the inductive load such as induction motor, it is proposed that capacitor is connected in series or parallel with a load in the system driven from the line commutated inverter. The drive of induction motor through the line commutated inverter uses a load commutation. By the way, it is impossible to operate the motor ,when it has the low counter electro-motive-force during the starting. For this reason, in this study, a novel forced commutation circuit is proposed to solve the problem of the commutation that occurs during the starting of induction motor by the line commutated inverter. The system operated by the line commutated inverter consists of converter, inverter and load. The controlled rectifier element is used as the device of converter and the large smoothing reator is used between DC side and inverter. Therefore, DC side becomses a current source with respect to inverter. SCR is connected to converter and inverter by considering the reliablity and the economical aspect. The condensor is connected in parallel to the induction motor to be capacitive load . Focusing on the application of the fluid flow load such as pump, fan, blower and compressor, the variable speed range of induction motor is decided. Using the above conditions, condenser size is decided through computer simulation. It is imposible to operate induction motor by the line commutated inverter until to be capacitive load. To solve this problem, forced commutation circuit is connected between converter and inverter ,and the inverter is operated at the forced commutation mode until to be leading power factor. In this dissertation, a novel forced commutation circuit is proposed and analyzised, and the possible commutation region is considered using the load commutation and forced commutation together. To verify these, simulation and experiment are conducted using induction motor which is used as the load of the line commutated inverter with forced commutation circuit. In this experiment, it is defined that induction motor is operated in forced commutation mode by the beginning load commutation and is driven in load commutation mode after that. This result is defined through the experimental consideration.

整流角 制御에 의한 Trapezoidal 驅動型 브러시없는 直流電動機의 運轉特性 改善

장석구 檀國大學校 1991 국내박사

브러시없는 직류전동기는 서보전동기로 가장 많이 사용되는 직류전동기의 整流(commutation)시에 발생하는 문제점을 개선하기 위하여 기계적인 정류자와 브러시를 반도체 정류자로 대체하고, 영구자석을 회전자로, 전기자 권선을 고정자에 배치한 회전 계자형의 직류전동기이다. 이러한 구조의 직류전동기는 계자자속이 일정하여 입력전압의 크기에 의해서만 회전속도가 결정되고, 정밀한 속도제어를 위해서는 전원 주파수의 변동에 적응하며 전원 주기보다 빠른 제어응답의 시간지연을 요하며, 또한 토크의 크기는 전동기 회전속도의 함수로 주어지는 整流位置에 따라 크게 영향을 받는다. 본 연구에서는 Trapezoidal 구동형 브러시없는 직류전동기의 정밀한 속도제어를 위한 가변 직류전원 시스템을 설계하였다. 시스템 설계는 PLL의 원리를 이용하여 전원 주파수 변동에 적응이 가능하도록 전원 주파수를 체배하여 한 주기의 점호패턴을 스캐닝하였고, 미아크로프로세서를 이용하여 A/D 변환기에서의 제어입력을 1/16 주기마다 읽어들여 계산루틴을 수행한 후 이에 해당하는 전원과 동기된 점호신호를 출력하도록 하여 1/16 전원 주기로 제어응답의 시간지연을 단축하였다. 최대토크를 발생시켜 효율을 증대시키기 위한 整流角 제어시스템은 전진시켜야 할 整流角 값을 전동기의 속도 함수로서 ROM에 저장하고 전동기의 최대속도 및 整流角의 분해능을 고려한 슬릿펄스 체배회로를 이용하여 기준 정류펄스의 하강 모서리에서 카운터에 의해 整流角 γ 값이 저장된 ROM의 번지를 지정하고, ROM으로부터 γ 값을 읽어내어 기준 정류펄스의 상승 모서리에서 해당 최적 정류펄스 값을 계산한 후 출력시키도록 마이크로프로세서를 이용하여 제어시스템을 설계하였다. 이러한 제어시스템에 의하여 속도는 입력 주파수의 변동이나 부하의 변동에 대하여 일정속도가 유지되는 것을 확인하였고, 전원주기의 1/16 마다 오차전압을 검출하여 위상제어각 α 값을 보정함으로써 제어응답의 시간지연을 전원의 1/16 주기로 단축하여 속도제어의 속응성을 높였다. 또한 최대토크를 발생시키기 위한 整流角 制御는 속도의 변화에 따라 최대토크를 발생시키는 最適 整流角을 계산하여 위상이 전진된 최적 정류펄스를 공급함으로써 整流角을 전진시키지 않은 경우에 비하여 최대 265%의 토크 증대효과를 얻었으며, 전 운전구간에서 토크가 크게 향상되고, 운전범위가 크게 확대됨을 확인할 수 있었다. In this thesis we attempt to solve the commutation problems of de motor which is mainly used as a servomotor. The brushless de motor, which is the rotational field type de motor with the rotor of permanent magnet and the stator of armature coil, substitutes semiconductor devices, for commutator and brush. As brushless de motor has the constant field flux, the motor speed is dependent upon the input voltage. For the precise speed control, the control scheme should be free from the power frequency variation and the response time delay should be shorter than input power period. The torque depends largely upon the commutation position which is the function of motor speed. For the precise speed control of trapezoidal driving brushless de motor, the controlled rectifier system is proposed. The system achieves the response time delay of 1/16 input power period by scanning the firing pattern of one period which input power frequency multiplier circuit using PLL principles. Microprocessor reads the control inputs form A/C converter at the rate of 1/16 input power period and writes the firing signals synchronized with input power frequency after the arithmetic operations. In the microprocessor-based control system for the maximum torque and efficience, the ROM, in which is stored the value of advanced commutation angle given by the function of motor speed, is addressed by using the counter and slit pulse multiplier circuit at the falling edge of a reference commutation pulse. The microprocessor reads the contents of ROM, calculates the optimal advance angle. and writes the optimal commutation patterns at the rising edge of reference commutation pulse. We confirm that the motor speed is invariant in spite of input power frequency and load variation, and the responsibility is achieved at the rate of 1/16 input power period by the compensation of error voltage. Commutation angle control system for maximum torque calculates the optimal commutation angle given by the function of motor speed, and supplies the advanced optimal commutation pulse. The experimental results present that the torque is largely increased all over the operating range, the increase of torque is up to 265[%], and the operating range is largly extended.

(A)study on commutation and current control technique of AC-to-AC converters

염장현 포항공과대학교 1999 국내박사

The canonical commutation relations and the local geometry of symplectic spaces

김현문 서울대학교 대학원 2022 국내박사

While the Darboux theorem implies there are no local symplectic invariants, many results in quantization suggest there is a necessity to make local choices on symplectic manifolds. We study how representations of the canonical commutation relations arise as a description of local symplectic geometry. As a result, a new family of irreducible representations is obtained. While analytic problems remain, this family unifies known families, extends the parameters describing equivalent representations, and exhibits topologically nontrivial configurations of representations. The unifying framework is provided geometrically, by a partition of the complex Lagrangian Grassmannian induced by complex conjugation. 다르부의 정리에 의해, 사교공간은 국소적으로 불변량을 가지지 않는다는 사실이 잘 알려져 있다. 하지만 많은 양자화 문제의 해법들에 의하면, 사교공간의 국소적인 구조들을 선택해야할 필요성이 제기된다. 이 논문에서 우리는 정준교환관계의 표현이 사교공간의 국소적인 성질을 기술하는 방법으로서 어떻게 나타나는지 연구한다. 그 결과로 정준교환관계의 기약표현들의 새로운 모임을 얻는다. 해석학적인 문제들이 남아있지만, 이 모임은 기존에 알려진 표현들의 모임들을 취합하고, 동형인 표현들의 매개집합을 확장하며, 위상적으로 자명하지 않은 표현들의 배열이 존재함을 보여준다. 서로 다른 표현들의 모임을 취합하는 구조가 기하학적으로 주어진다는 것도 주목할 점이다.

3상 매트릭스컨버터의 최적 스위칭절환 기법 고찰

조춘호 경상대학교 대학원 2011 국내석사

Matrix converter has been considered as the next AC/AC power conversion system which can directly convert a fixed input AC power to a variable output AC power. Matrix converter requires many more semiconductor switching devices when compared to a conventional indirect AC/AC power conversion system. But compactness and longer lifespan of power conversion system can be expected due to no DC-link circuit and smaller input filter. In general matrix converter's control algorithm is complex because it use many switching devices. Therefore matrix converter has many switching loss too. This paper proposes the optimized switching commutation control algorithm. Very important points in matrix converter's control algorithm thats are switching table and space vector applied time. The proposed SVPWM control algorithm is changing the vector applied time by optimized switching commutation table. As results, the proposed control algorithm has many merits like switching loss's decrease and harmonics(input current, output current, output voltage) decrease. The proposed switching commutation control algorithm has been adopted for use with a matrix converter and its effectiveness is verified through simulations and experimental results. 매트릭스컨버터는 직류링크회로가 없는 직접형 AC/AC 전력변환시스템이고, 기존 간접형 AC/AC 전력변환시스템과 비교하였을 때에 더 많은 반도체스위칭소자가 필요로 하지만 직류링크회로가 없기 때문에 시스템의 소형화 및 긴 수명을 기대할 수 있어, 최근에 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있고 가까운 미래에 기대되는 차세대 AC/AC 전력변환시스템이다. 기존 3상 전력변환시스템에 비하여 양방향 스위칭소자에 대한 제어가 복잡하고, 다수 스위칭소자를 제어함에 있어서 스위칭절환 또한 많이 일어나 이에 따른 스위칭손실 및 고조파 발생 또한 매트릭스컨버터의 제어기법에서 풀어야 할 난제로 대두되고 있다. 본 논문에서는 스위칭절환을 최소로 하는 스위칭테이블을 설계하고 이에 따른 스위칭 인가시간을 최적으로 변경시킬 수 있는 매트릭스컨버터의 최적 스위칭절환 기법을 제안하였다. 제안한 매트릭스컨버터의 최적 스위칭절환 기법에 대한 유효성을 검증하기 위하여 공간벡터 PWM 제어기법에 필요한 합성섹터를 4개 제어그룹으로 구성하였고, 시뮬레이션 및 실험에 의해 제안된 제어기법의 유용성을 검증하였다. 또한 스위칭절환의 최소화로 인한 출력전류, 출력전압 및 입력전류의 FFT분석결과를 통해 제안된 제어기법이 기존 제어기법보다 개선되었음을 PSIM 시뮬레이션을 통하여 검증하였다.

커뮤테이션 문제를 해결한 새로운 단상 PWM AC-AC 컨버터

신현학 경북대학교 대학원 2015 국내석사

본 논문은 커뮤테이션 문제를 해결한 새로운 PWM AC-AC 컨버터를 제안하였다. 제안한 컨버터는 스위칭 셀 구조와 결합인덕터를 사용 하여 회로의 암-단락, 개방 에도 문제없이 동작하며 스위치를 보호하기 위한 스너버 회로가 필요하지 않다. 승압형, 강압형, 승-강압형 세 개의 컨버터를 제안하였으며 역 회복 시간이 빠른 다이오드를 사용하여 높은 스위칭 주파수로 컨버터의 동작이 가능하므로 자기 소자들의 크기를 좀 더 작게 설계 할 수 있는 장점이 있다. 제안한 컨버터를 성능을 검증하기 위하여 200 W의 승압형 시제품을 제작 하여 실험 검증 하였다. This paper presents novel single-phase PWM AC-AC converters that can solve the commutation problem in single-phase direct PWM AC-AC converters without sensing the input voltage polarity. By using a basic switching cell structure and coupled inductors, the proposed AC-AC converters can be short-and open-circuited without damaging the switching devices. Neither lossy RC snubber nor dedicated soft commutation strategy is required in the proposed converter. By replacing the conventional phase-leg of the PWM AC-AC converters with the switching cell structure and the coupled inductor, three novel buck, boost, and buck-boost type PWM AC-AC converters are developed. The volume of the magnetic components can be further reduced by increasing switching frequency of the converter because very fast recovery diodes can be selected externally. In order to verify performance and robustness of the proposed converter, a 200 W boost type prototype converter was built and tested with both mismatched gate signals and highly distorted input voltage

永久磁石型 同期電動機의 最適整流와 適應制御에 의한 運轉特性 改善에 關한 硏究

유정웅 檀國大學校 1987 국내박사

본 논문에서는 제어방법에 따라 타여자 직류 전동기와 같은 동특성을 가지고 있는 영구자석형 동기전동기의 최적정류와 적응제어에 의한 운전특성의 개선에 대하여 연구하였다. 고정자의 자속분전류와 토오크분전류를 상호분리하여 제어하는 벡터제어법에 의해 고정자권선의 3상전류를 2상전류로 상변환한 값에서 얻어진 제어각을 회전자의 위치각에 보상제어하는 방법으로 효율을 증대시킬 수 있는 이론적 근거를 제시하였다. 그리고 비례적분제어기를 택하여 평가함수에 의해 최적이득값을 구하고 제어계를 구성하였다. 또한 부정확하고 시변성을 가진 파라미터의 영향을 감소시키기 위하여 비례적분제어루프에 기준모델적응제어 방법을 부가한 제어계를 구상하였다. 이상과 같이 구성된 제어회로와 알고리즘을 16-비트 마이크로프로세서로 실행하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) 영구자석형 동기전동기를 자속분전류와 토오크분전류로 상호분리하여 제어하므로써 타여자 직류전동기와 같은 동특성을 얻었다. 1) 부하나 속도변동에 대하여 자속분전류가 항시 최소화되므로 효율을 증대시킬 수 있었다. 2) 비례적분제어기에 기준모델적응제어를 부가함으로써 속응성이 개선되고 진동이 없는 우수한 동특성을 얻었다. A study on the improvement of driving characteristics of PMSM, which has a dynamic characteristics of DC motor, has been accomplished in this thesis. The vector control method has been used in obtaining the control angle through the phase transformation(from 3 phase current of stator to 2 phase). The position angle of armature has been compansated by this control angle. Thus the theoretical basis for the possibility of effiiency improvement could be established. The PI controller has been selected in obtaining the optimal gain from the cost function, and thus the control system could be constructed. To minimize the influence of the inaccurate and time dependent parameters, the control system constructed combined with the reference model adaptive control in the PI control loop. The control circuits and algorithms described above have been executed through the 16-bit microprocessor. The results of this experiment are as below. 1) By controlling the flux component current and torque component current separately, it is shown that the dynamic characteristics of PMSM is similar to those of separately excited motor. 2) The efficiency increase could be obtained by the minimization of flux component current irrespective of load variation and speed change. 3) Good dynamic characteristics (quick response without vibrations) could obtained through the combination of PI controller and MRAC.

Towards a Sociology of Mercy: A Mixed-Methods Analysis of Commutation Release in the United States

Horowitz, Veronica ProQuest Dissertations & Theses University of Minn 2019 해외박사(DDOD)

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제주 80kV CSC HVDC 시스템의 정류실패에 영향을 미치는 파라미터 최적화 연구

안양원 연세대학교 대학원 2012 국내석사

(A) study of hybrid MTDC control and operation method for robust power system

박경호 Graduate School, Korea University 2019 국내박사

최근 전력계통에서 신재생에너지와 전력수요의 지속적인 증대로 인하여 원거리의 발전단지의 대용량화에 따라 대용량 전력을 안정적으로 공급하기 위한 HVDC 전력변환기술의 수요가 증대되고 있다. 특히 대단위 풍력단지, 조력발전 등 신재생 에너지사업의 활성화에 따른 안정적 전력계통 연계를 위해 HVDC 수요가 급격히 증가하고 있다. LCC HVDC는 사이리스터 점호각에 의해서 이루어지는 전통적인 직류 송전기술로 일정 용량 이상의 대규모 원거리 송전에 경쟁력이 있지만 컨버터의 교류 전류의 위상은 항상 전압 기준으로 뒤쳐져 있기 때문에, 지상 전류를 흡수하기 위해서는 무효전력 보상이 필요하다. 보통 LCC HVDC 의 경우 직류 송전 량의 약 50~55%에 해당하는 지상 무효전력을 AC 계통에서 무효전력 보상 설비를 통해 공급받아야 하며 이러한 무효전력의 소비는 HVDC의 송전 용량이 커짐에 따라서 더 많은 문제를 유발 할 수 있다. 또한 인버터 주변 AC계통의 사고로 인해 전압 강하 및 교류 선간 전압 차이에 따라 사이리스터의 Switching Sequence가 변하게 되어 DC/AC 전력변환이 제대로 이루어지지 않는 Commutation Failure가 발생할 수 있다. VSC HVDC 시스템의 경우는 ON/OFF 스위칭이 자유로운 GTO, IGBT 등의 전압형 소자를 사용하기 때문에 컨버터 출력 전압의 크기와 위상을 제어하여 유효전력과 무효전력의 독립적 제어가 가능하다. 이로 인해 AC 계통의 여건 변화로 인한 정류실패의 위험이 없고, 무효전력 보상 및 계통 강건도에 따른 연계 문제를 해결 할 수 있는 장점이 있다. 또한 LCC HVDC와 다르게 VSC HVDC는 Black Start시 재가동을 위한 외부전원이 불필요하며 설치 면적 또한 절반 이하이기 때문에 입지의 제약이 적은 장점이 있다. MTDC (Multi-Terminal DC: MTDC)는 HVDC 시스템 사이를 다른 HVDC 시스템으로 결합한 다중 터미널 DC 시스템으로 조류의 유입, 유출이 발생하는 모든 터미널에서 동일한 직류 전압으로 운용할 수 있다. 일반적으로 LCC HVDC로 구성된 MTDC의 경우 전류 Balancing과 조류 방향 제어에 따른 복잡성 및 어려움이 존재하고, 특히 MTDC가 Tapping된 근처에서 AC 계통 사고 시 MTDC의 전체 직류송전이 차단된다는 문제점을 갖고 있다. 반면 LCC HVDC에 VSC HVDC를 Tapping한 경우에는 VSC HVDC가 독립적으로 유효전력과 무효전력을 빠르게 제어 할 수 있는 유연성 때문에 위와 같은 문제를 극복 할 수 있는 장점이 있다. 본 논문에서는 장거리 대용량 송전에 유리한 LCC HVDC의 장점과 빠른 응답 및 제어성을 가진 VSC HVDC의 장점을 반영하여 세계적으로 구축되어 있지 않는 LCC HVDC-VSC HVDC의 혼합 기술인 Hybrid MTDC의 기술적 타당성을 검토한다. 이를 위하여 LCC HVDC에 VSC HVDC를 Tapping 하는 형식으로 Hybrid MTDC 시스템 모델을 구축하고 이를 통해 LCC HVDC만으로 운영하는 것 보다 VSC HVDC의 Tapping을 통해 계통의 안정도를 보다 향상 시킬 수 있는 신송전 기법을 적용함으로써 다양한 Case Study와 이슈 사항을 분석하여 Hybrid MTDC의 운전 방안을 제시한다. 정밀한 계통모의실험과 Electro Magnetic Transient를 수행하기 위하여 실시간 전력계통해석 시뮬레이터를 사용하여 실제 계통과 동일하게 구성하고 Hybrid MTDC도 실제 설비와 동일하게 모델링 하여 계통에 적용함으로써 전력 계통의 유연성과 강건성, 신뢰성을 분석한다.