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PWM 인버터로 구동되는 유도 전동기의 철손 해석 원문보기

  • 초록

    본 논문은 PWM(Pulse Width Modulation) 인버터로 구동되는 3상 유도전동기의 철손 해석을 수행하였다. 자속밀도의 고조파 성분을 고려한 철손 해석을 위해서 먼저 전동기의 유한요소해석을 수행하였다. 시간 차분법을 이용한 유한요소해석과 이동라인기법(Moving line technique)을 이용하여 매 시간 스텝에 따른 전동기 각 요소에 대한 자속밀도를 구하였다. 이 때 정현파 구동방식과 PWM 구동방식에 따라서 각각 입력 전압을 모델링하여 해석을 수행하였다. 유한요소해석을 통해서 구한 각 요소의 자속밀도를 DFT(Discrete Fourier Transform) 분석을 수행하여 각 고조파 성분에 따른 자속밀도를 산출하였다. 각 주파수 성분별로 분리된 자속밀도의 크기를 바탕으로 철심 손실 데이터 베이스를 이용하여 각 요소의 철손을 구한 후, 각 요소의 철손을 합하여 전동기의 전체 철손을 구하였다. 철손 해석을 위한 철심 손실 데이터 베이스는 기존의 제철회사에서 제공하는 철손 데이터 북을 이용하였다. 철손 데이터 북의 경우 주파수에 따른 철손과 자속밀도를 제공하기 때문에 이 값들을 이용해서 철심 손실 데이터 베이스를 구성하였다.


    Recently, tendency of motor is high effective for energy saving and it requires paying attention to many aspects related to the machine design and performance. In this respect, prediction of iron losses, which may account for a significant component of the total loss, is particularly challenging. In traditional ac machine theory the iron loss is viewed as being caused mainly by the fundamental frequency variation of the magnetic field. To consider the harmonic effects of the magnetic field on the iron loss, accurate prediction of the magnetic flux densities throughout the motor core is needed to be performed. In this paper iron loss is estimated by the frequency analysis of flux density waveforms using Discrete Fourier Transform (DFT) and iron loss data sheet. First the flux density distribution and waveforms are obtained using 2-D Finite Element Method(2-D FEM). The iron losses considering harmonic components in each element are computed from iron loss data sheet and the results of frequency analysis using DFT. Finally, The total iron loss can be calculated by the summation of the iron losses in all the elements.


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