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2상 변조된 랜덤 Lead-Lag PWM기반의 저 스위칭 소음 유도모터 구동 시스템
위석오,정영국,임영철,양승학 전력전자학회 2003 전력전자학회 논문지 Vol.8 No.2
In this paper, induction motor drives with low switching acoustic noise based on the 2 phase modulated RLL(Random Lead-Lag) PWM is proposed and implemented. The proposed switching method is much better than 3 phase modulated RLL-PWM from the standpoint of the broadening effect of the acoustic noise spectrum. Along with the randomization of PWM pulses, SVM(Space Vector Modulation) is executed in the TMS320C31 DSP(Digital Signal Processor). To verify the validity of the proposed RPWM(Random PWM), the experimental study was tried. The experimental results show that the performance of the proposed method and the 3 phase center-aligned SVM / conventional RLL-PWM are nearly the same from the viewpoint of the constant v/f control. But, in case of the proposed 2 phase modulated RLL-PWM, the spectrum characteristics of the voltage and the switching acoustic noise are shown to have better broadening effect than 3 phase modulated one. 본 연구에서는 3상 변조된 RLL(Random Lead-Lag) PWM 보다 스위칭 소음의 스펙트럼 광역화의 관점에서 비교적 우수한 2상 변조된 RLL-PWM기법을 제안하고, 유도모터 속도제어 시스템을 제작하여 그 타당성을 확인하였다. 공간벡터 RPWM(Random PWM)의 발생은 TMS320C31 DSP에 의하고 있으며 균일한 확률 분포를 갖는 랜덤 발생 함수에 의하여 각 상의 펄스를 랜덤하게 배치하였다. 부하가 있는 상태에서 유도모터의 일정 v/f 속도 제어 성능을 3상 및 2상 중앙정렬 SVM(Space Vector Modulation), 3상 변조된 RLL-PWM 그리고 제안된 2상 변조된 RLL-PWM과 비교 검토한 결과, 일정 v/f 속도 제어의 성능은 모두 유사하였다. 그러나 제안된 방법은 전압, 전류 및 스위칭 소음 스펙트럼의 광대역화 효과의 측면에서 종전의 방법보다 우수함을 확인할 수 있었다.
모터 구동 장치의 가청 스위칭 소음 저감을 위한 2상 및 3상 랜덤 펄스 위치 PWM기법의 성능 비교
위석오,정영국,나석환,임영철 전력전자학회 2002 전력전자학회 논문지 Vol.7 No.3
In this paper, a comparative study on the performance of two-phase and three-phase randomized pulse position PWM scheme for mitigation of audible switching acoustic noise in motor drives is done. In the randomized pulse position PWM, each of two-phase or three-phase PWM pulses is located randomly in each switching interval. Simulation and experimental efforts were executed to investigate the spread effects of power spectra of inverter output voltage, waveforms of ripple current and audible switching acoustic noise. As results, two-phase RPWM scheme is more effective from the viewpoint of switching loss and ease of implementation while the three-phase RPWM scheme is more effective from the viewpoint of the spread effects of power spectra. Also, from the view point of the audible switching acoustic noise in motor drives, two-phase and three-phase RPWM schemes are nearly the same. 본 연구에서는 모터 구동 장치로부터 발생되는 가청 스위칭 소음을 저감하기 위한 2상 및 3상 랜덤 펄스 위치 PWM기법의 성능을 비교하고 있다. 랜덤 펄스 위치 PWM기법은 2상 또는 3상 펄스들을 변조 구간내의 임의의 위치에 랜덤하게 배치하고 인버터 스위칭에 의하여 고조파의 스펙트럼을 광역화하는 RPWM기법이다. 시뮬레이션과 실험에 의하여 인버터 출력 전압의 고조파 스펙트럼과 맥동 전류 파형 그리고 모터의 가청 스위칭 소음의 저감 효과를 비교 검토하였다. 스위칭 손실 및 연산시간 그리고 구현의 용이성에서 3상 RPWM보다는 2상 RPWM이 양호하며, 고조파의 광대역화 측면에서는 3상 RPWM이 보다 좋은 성능을 지니고 있음을 알 수 있었다. 또한 가청 스위칭 소음저감은 2상 RPWM과 3상 RPWM이 거의 유사한 성능을 갖고 있음이 확인되었다.
魏昔吾,鄭榮國,羅碩煥,任永徹 전력전자학회 2002 전력전자학회 논문지 Vol.7 No.2
In this paper, a new two-phase space vector RPWM(Random PWM) is proposed. In the proposed RPWM, each of two-phase PWM pulses is located randomly in each switching interval. Based on the space vector modulation technique, the duty ratio of the pulses is calculated. Along with the randomization of the PWM pulses, we can obtain the effects of spread spectra of inverter output voltage, d.c link current and audible switching acoustic noise as in the case of randomly changed switching frequency. To verify the validity of the proposed two-phase RPWM scheme, the experiment based on the C167 micro-controller was executed. The performance of the proposed scheme was compared with traditional PWM schemes experimentally. 본 연구에서는 각 상의 PWM 펄스를 개별적으로 랜덤하게 위치시킬 수 있는 새로운 2상 공간벡터 RPWM (Random PWM) 기법을 제안하고 있다. 제안된 방식은 각 2상 펄스들을 변조 구간 내에서 임의의 위치에 랜덤하게 배치하고 이를 기준으로 한 인버터 스위칭에 의해 고조파의 스펙트럼을 광대역화 하는 RPWM 기법이다. 제안된 방법의 타당성을 검증하기 위하여, 16비트 고성능 마이크로 콘트롤러 C167 기반의 실험을 수행하였다. 제안된 2상 RPWM에 의한 인버터 출력 선간 전압과 직류 링크 전류의 고조파 스펙트럼 및 모터의 가청 스위칭 소음 저감효과를 종전의 방식과 비교 검토하였으며, 제안된 방법의 우수성을 입증할 수 있었다.