01. MTPA 및 MTPV
영구 자석 동기 모터는 중국에서 신에너지 자동차 발전소의 핵심 구동 장치입니다. 저속에서 영구 자석 동기 모터는 최대 토크 전류비 제어 방식을 채택하는데, 이는 주어진 토크를 달성하기 위해 최소한의 합성 전류를 사용하여 동손을 최소화하는 것을 의미합니다.
고속에서는 MTPA 곡선을 이용한 제어가 불가능하며, 최대 토크-전압비(MTPV)를 이용한 제어가 필요합니다. 즉, 특정 속도에서 모터가 최대 토크를 출력하도록 제어하는 것입니다. 실제 제어 개념에 따르면, 주어진 토크에서 iq와 id를 조정하여 최대 속도를 달성할 수 있습니다. 그렇다면 전압은 어디에 반영될까요? 최대 속도이므로 전압 제한 원이 고정되어 있습니다. 이 제한 원 상에서 최대 전력점을 찾아야만 최대 토크점을 찾을 수 있는데, 이는 MTPA와는 다른 점입니다.
02. 주행 조건
일반적으로, 변곡점 속도(기준 속도라고도 함)에서 자기장이 약해지기 시작하는데, 이는 다음 그림의 A1 지점에 해당합니다. 따라서 이 지점에서 역기전력이 상대적으로 커집니다. 만약 이때 자기장이 약하지 않다면, 수레의 속도를 높이려고 할 때 iq가 음수가 되어 전진 토크를 발생시킬 수 없고, 결국 발전 상태에 들어가게 됩니다. 물론, 이 그래프에서는 타원이 축소되면서 A1 지점에 머무를 수 없으므로, A2 지점을 찾을 수 없습니다. 타원을 따라 iq를 감소시키고 id를 증가시켜 A2 지점에 가까워지는 방식으로만 접근할 수 있습니다.
03. 발전 조건
고속 발전 시 약자장이 필요한 이유는 무엇일까요? 고속으로 전력을 생산할 때는 상대적으로 큰 IQ를 생성하기 위해 강자장을 사용해야 하지 않을까요? 고속 발전 시에는 약자장이 없으면 역기전력, 변압기 기전력, 임피던스 기전력 등이 매우 커져 공급 전압을 훨씬 초과하게 되고, 이는 심각한 결과를 초래할 수 있습니다. 이러한 상황이 바로 SPO(스위칭 모드) 제어 불능 정류 발전입니다! 따라서 고속 발전 시에는 생성된 인버터 전압을 제어하기 위해 약자장을 반드시 사용해야 합니다.
이를 분석해 보면, 고속 동작 지점인 B2에서 피드백 제동이 시작되어 속도가 감소함에 따라 약자성이 필요하지 않다고 가정할 수 있습니다. 최종적으로 B1 지점에서는 iq와 id가 일정하게 유지됩니다. 그러나 속도가 감소함에 따라 역기전력에 의해 발생하는 음의 iq는 점점 부족해집니다. 이 시점에서 에너지 소비 제동으로 전환하기 위해 전력 보상이 필요합니다.
04. 결론
전기 모터를 처음 배울 때는 구동과 발전이라는 두 가지 상황에만 집중하기 쉽습니다. 하지만 사실 우리는 먼저 MTPA와 MTPV 개념을 머릿속에 새겨야 하며, 이때의 iq와 id는 역기전력을 고려하여 얻은 절대적인 값이라는 것을 인식해야 합니다.
따라서 iq와 id가 주로 전원에서 발생하는지 아니면 역기전력에서 발생하는지는 인버터의 전압 조절 능력에 따라 달라집니다. iq와 id에도 제한 사항이 있으며, 전압 조절은 두 개의 제한 범위를 초과할 수 없습니다. 전류 제한 범위를 초과하면 IGBT가 손상되고, 전압 제한 범위를 초과하면 전원 공급 장치가 손상됩니다.
조정 과정에서 목표물의 iq와 id, 그리고 실제 iq와 id는 매우 중요합니다. 따라서 엔지니어링에서는 최적의 효율을 달성하기 위해 다양한 속도와 목표 토크에서 iq와 id의 적절한 배분 비율을 보정하는 교정 방법을 사용합니다. 결국 최종 결정은 엔지니어링 교정에 달려 있음을 알 수 있습니다.
게시 시간: 2023년 12월 11일
