속도 관측기를 이용한 전기스쿠터용 IN-WHEEL 영구자석 동기 전동기의 제어 방법

Abstract

본 논문은 전기 스쿠터용 영구자석 동기 전동기(PMSM)의 토크제어 알고리듬을 제안한다. 전기 스쿠터용 인휠(In-wheel) 모터는 기구적으로 고 분해능의 회전자 위치검출 센서인 레졸버나 엔코더를 장착하기 어려워 저 분해능의 홀 센서를 사용한다. 본 논문은 홀 센서를 갖는 영구자석동기전동기의 벡터제어를 위하여 속도관측기를 사용하여 회전자의 속도 및 고분해능의 위치정보를 관측한다. 초기 기동시에는 일반적인 120도 통전방식의 BLDC 운전모드로 기동하고, 기동 후에는 벡터제어 방식으로 전환하여 단위 전류 당 최대 토크(Maximum Torque Per Ampere, MTPA) 운전과 약자속(Flux weakening) 제어를 수행한다. 제안한 알고리듬은 전기스쿠터의 장착실험을 통하여 검증하였다. This paper presents the torque control algorithm of a permanent magnet synchronous motor(PMSM) for an electric scooter. The volume of the in-wheel type motor is restricted due to the complicated mechanical structure in wheel of an electric scooter, so the hall sensors instead of resolver and encoder for the rotor position sensors are installed. In this paper, the rotor speed and position are estimated from the speed estimator for vector control of a PMSM with hall sensors. The motor starts to rotate at standstill in BLDC mode with 120 degree conduction. After start up, the operating mode is changed to the vector control with maximum torque per ampere(MTPA) operation at low speeds and flux weakening control at high speeds. The performance of the proposed control algorithm is verified through the experiment in the electric scooter.