3-레그 2상 인버터 기반 회전형 X-Ray 튜브용 단상 유도 전동기의 구동 및 전압 변조 기법 = 3-Leg 2-Phase Inverter Based PWM Strategy for Single-Phase Induction Motor Drive Used in Rotational X-Ray Tube

국문 초록 (Abstract)

산업에서 사용하는 펌프, 팬, 제조 장비, 공작기계 등 다양한 산업 장비와 기계에는 구동을 위해 전동기가 사용된다. 최근 에너지 효율의 중요성이 강조되며 많은 구동용 전동기가 영구자석형 동기 전동기로 대체되었다. 하지만 의료기기와 같은 특수 분야에서는 어플리케이션의 특수성 때문에 단상 유도 전동기를 사용한다. 유도 전동기 종류 중 가정에서 사용하는 단상의 전원으로도 쉽게 구동 할 수 있는 유도 전동기가 바로 단상 유도 전동기다. 단상 유도 전동기는 설계 목적상 하나의 전원 전압을 이용해 전동기를 구동 할 수 있도록 두 개의 권선을 가지며, 코어에 권선이 감긴 횟수를 달리하여 각 권선이 갖는 임피던스의 크기와 위상차가 다르다. 임피던스의 불평형을 이용해 같은 전압을 인가 하더라도 각 권선에 흐르는 전류는 위상차가 발생하고 위상이 다른 전류가 내부의 회전자속을 발생시켜 전동기가 회전하게 된다. 이러한 단상 유도 전동기는 2상의 불평형 부하를 가지고 있기 때문에 효율, 가속성능, 소음 등의 구동 성능을 향상시키기 위해서는 구동 시 불평형 성분을 보상할 수 있도록 전압을 인가해야 한다. 따라서 본 연구에서는 불평형 구조를 가진 단상 유도 전동기를 전기적 등가회로로 모델링하고 두 권선에 필요한 전압을 각 각 인가할 수 있도록 3-레그 인버터를 이용한 전압 합성법에 대한 연구를 진행하였다. 3-레그 인버터를 이용한 전압 합성법에 관한 연구는 단상 유도 전동기뿐 아니라 카메라 센서, 라이다 센서, 광학용 미러 구동 등 2개의 권선을 가진 액추에이터나 IH(Induction Heating)코일을 사용하는 다양한 어플리케이션에 적용될 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Induction motors are still used in special applications because of the specificity of the application. Among them, single-phase induction motors(SPIM) are used in the medical device industry. SPIM has two windings, and each winding has a different impedance. Even if the same voltage is applied, each current with a different phase flow, which generates a rotating magnetic flux inside. Due to the unbalanced load, a compensation voltage is required to improve the driving performance. Therefore, in this study, SPIM is modeled as an unbalanced impedance and compensation voltage for unbalanced impedance is studied. Additionally, the PWM method for synthesizing two-phase voltages using 3-Leg inverter is studied.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 1
• 제1절 연구 배경 1
• 제2절 연구 현황과 연구 진행 방향 7
• 제2장 전기적 등가회로 모델링과 불평형 보상에 관한 연구 9
• 제1절 단상 유도 전동기의 구조와 회전원리 9
• 제2절 단상 유도 전동기의 등가회로 모델링 15
• 제3절 시뮬레이션 27
• 제3장 2상 부하를 위한 3-레그 인버터의 전압 합성법 관한 연구 48
• 제1절 2상 부하를 위한 3-레그 인버터의 SPWM 49
• 제2절 2상 부하를 위한 3-레그 인버터의 옵셋전압을 이용한 PWM 59
• 제4장 실험 방법 및 결과 68
• 제1절 실험 방법 68
• 제2절 실험 결과 70
• 제5장 결론 75
• 제1절 연구 요약 75
• 참고문헌 77
• 국문초록 79