Date of Conference: 2021.11
Conference: 2021 한국자기학회 동계학술대회
Authors: 유준열, 진준우, 임명섭
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최근 산업에서 많이 사용되는 전기 모터의 운전 영역이 넓어짐에 따라 철손 예측에 대한 관심이 늘어나고 있다. 하지만, 고속 영역에서 정확한 모터 성능을 예측하기 위해 고조파 전류를 고려한 철손이 요구된다. 이를 위해 본 논문에서는 고정투자율법을 이용한 고조파 전류 입력 철손 해석 방법을 제안한다. 모터-인버터 coupling 모델을 통해 모터에 입력되는 고조파 전류를 예측하고, 해석 시에 반영하기 위한 고조파 차수 및 주파수를 결정한다. Steinmetz 식을 통해 결정된 주파수까지 철손 데이터를 fitting하여 해석에 반영하고, 고조파 차수를 고려하여 수식적인 방법을 통해 공극 mesh 개수 및 해석 step을 결정한다. 2D 유한요소해석을 통해 고조파 성분을 반영하기 위해서는 많은 수의 해석 step이 요구되지만, 이는 해석 시간이 고조파 차수에 비례하여 증가한다는 단점이 있다. 이를 해결하기 위해 기본파 전류에 대해 비선형 해석을 진행하여 투자율을 저장하고, step별 투자율 보간 방법을 적용하여 선형 해석을 통해 고조파 전류 반영 철손을 계산한다. 제안한 방법을 통해 계산한 철손은 정현파 전류 인가하여 계산한 철손 및 동일 전류 파형을 인가하여 3D 유한요소해석을 통해 계산한 철손과의 비교를 통한 검증을 진행하였다. 따라서, 제안한 방법을 통해 예측한 고조파 전류를 통해 해석 모델링 및 해석 조건을 결정한다. 추가적으로, 2D 유한요소해석 시에 투자율 보간 방법을 통해 높은 신뢰성을 갖는 철손을 빠르게 계산하여 정확한 전기 모터 성능 예측에 반영할 수 있다.