스위치드 릴럭턴스 기기의 최적설계 및 신뢰성 향상 기법
Optimal Design and Reliability Improvement Method for Switched Reluctance Machine
- 주제(키워드) 스위치드 릴럭턴스 기기 , 최적설계 , 토크리플 저감 , 고장진단
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 이교범
- 발행년도 2017
- 학위수여년월 2017. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000024902
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
본 논문은 영구자석형 동기발전기를 대체하여 풍력발전과 같은 신재생에너지분야에서 사용할 수 있는 스위치드 릴럭턴스 발전기(Switched reluctance generator; SRG)의 설계와 효율 및 출력밀도를 향상시키기 위한 최적설계 방법을 제안한다. 본 논문에서 제안한 SRG는 1kW의 소형 발전기로써 D^2L법을 기반으로 설계를 수행한다. 최적설계는 유전알고리즘(Genetic algorithm; GA)을 이용하여 수행한다. 실험계획법(Design of experiment; DOE)으로는 샘플 포인트의 정확성 및 신뢰성을 가지는 라틴하이퍼 큐브 샘플링(Latin hypercube sampling; LHS) 기법을 적용한다. 동시에, 비선형적 특성을 더욱 정확히 고려하기 위해 크리깅 근사 모델링(Kriging approximation modeling) 기법을 적용하여 최적설계를 수행한다. 본 논문에서는 SRG의 단점으로 잘 알려진 토크리플을 저감하는 기법을 제안한다. 기존에는 SRG의 토크리플을 저감하기 위한 여러 TSF 알고리즘이 제안되었으나, 고속영역에서는 토크리플이 감소되지 않는 단점이 존재하였다. 이러한 단점을 보완하기 위한 SRG의 토크리플 저감기법을 제안한다. 본 논문에서는 스위치드 릴럭턴스 기기(Switched reluctance machine; SRM)의 구동 드라이버의 신뢰성 향상을 위한 두 가지 고장진단 기법을 제안한다. 첫 번째, 한 상당 두 개의 스위치를 상보로 동작시켰을 때의 패턴을 이용한 고장진단기법을 제안한다. 두 번째, SRM 구동을 위한 스위칭신호의 특성 분석을 수행하여 고장진단을 수행하는 기법을 제안한다. 제안하는 기법들은 시뮬레이션과 실험을 통해 알고리즘의 우수성과 타당성을 검증한다.
more목차
제 1 장 서 론 1
1.1 연구의 배경 1
1.2 연구의 목적 3
1.3 논문의 구성 4
제 2 장 SRM의 구조와 구동 원리 5
2.1 SRM의 구조 및 특성 5
2.2 SRM의 수학적 모델링 6
2.3 SRM의 구동용 컨버터 9
제 3 장 SRG의 설계 및 최적 설계 방법 12
3.1 D2L법을 이용한 SRG 설계 12
3.1.1 설계 조건 및 목표 12
3.1.2 설계 절차 및 변수 12
3.1.3 유한요소해석을 이용한 설계 검증 17
3.2 유전알고리즘을 이용한 최적 설계 22
3.2.1 최적 설계 절차 22
3.2.2 유전 알고리즘 30
3.3 시뮬레이션 32
3.3.1 최적 설계 시뮬레이션 32
3.3.2 유한요소 해석 시뮬레이션 40
3.4 실험 결과 48
제 4 장 SRG의 토크리플 저감 기법 55
4.1 SRG의 토크리플 저감 기법 55
4.1.1 기존의 TSF 알고리즘 55
4.1.2 제안하는 Non-unity TSF 58
4.1.3 시뮬레이션 결과 66
4.1.4 실험 결과 71
제 5 장 신뢰성 향상을 위한 고장진단 기법 76
5.1 상보동작을 이용한 고장진단 기법 76
5.1.1 고장진단을 위한 구동 원리 76
5.1.2 개방고장 및 단락고장 진단 기법 78
5.1.3 시뮬레이션 결과 86
5.1.4 실험 결과 89
5.2 스위칭 신호를 이용한 고장진단 기법 96
5.2.1 개방고장 진단 기법 96
5.2.2 단락고장 진단 기법 100
5.2.3 시뮬레이션 101
5.2.4 실험 결과 104
제 6 장 결론 및 요약 111
제 7 장 참고문헌 113
