초고속 및 대용량 전동기 구동을 위한 PWM 인버터 병렬 운전에 관한 연구

Abstract

최근 초고속 전동기는 시스템의 크기를 줄이고 에너지 변환 효율을 높이고자 산업계에서 많이 쓰이고 있다. 그러나 초고속 전동기의 경우 상 인덕턴스(<TEX>$L_s$</TEX>)가 기존의 저속 모터의 상 인덕턴스에 비해 매우 작기 때문에 PWM에 의한 전류 맥동이 커지게 되고, 이로 인해 철손이 기존의 저속 전동기에 비해 커지는 문제점이 존재한다. 본 논문에서는 9개의 결합 인덕터를 이용하여 3개의 PWM 인버터 병렬 운전 방법을 제안한다. 제안된 방법은 기존의 하나의 인버터를 사용할 때에 비해 전류 맥동은 크게 줄일 수 있으며, 인덕터에 의한 전압 강하는 방지할 수 있다. 본 논문에서는 제안한 시스템의 출력 전압을 수식을 통해 분석한 후, 실험 결과를 통해 유효성을 검증하였다. High speed motors have been widely used in industries to reduce system size and improve power conversion efficiency. However, the high speed motors sometimes suffer from core losses caused by PWM current ripple; noting that the phase inductance, <TEX>$L_s$</TEX>, of high speed motor is smaller than that of ordinary motors. In the proposed topology, three PWM inverters are connected in parallel through nine coupled inductors. Compared to the PWM current ripple of the conventional single inverter system, that of the proposed scheme can be conspicuously reduced without the voltage drop at the inductors. In this paper a theoretical analysis of the output voltage of the proposed topology is presented, and then the validity of the proposed method is verified by experimental results.